一种用于计算强各向异性势阱下三维旋转偶极玻色-爱因斯坦凝聚体基态的高效精确数值方法

在该研究中,研究团队提出了一种高效且具备谱精度的数值计算方法,用于计算强各向异性囚禁势下三维(3D)旋转偶极玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的基态。核函数奇异性、卷积非定域性与密度各向异性共同导致偶极势计算复杂化。快速旋转机制不仅会形成具有多个局部极小值的复杂能量分布,还会在凝聚体中产生大量涡旋。这些因素使得基态计算在收敛性、精度和效率方面极具挑战性,尤其对于三维各向异性体系而言。结合傅里叶谱离散化方法,该工作通过整合各向异性截断核方法(ATKM)用于偶极势计算,提出了一种预条件共轭梯度法(PCG)。研究人员设计了自适应步长控制策略,ATKM可在不引入额外各向异性相关内存需求或计算时间的前提下实现谱精度。该算法具有谱精度、高效率和内存经济性等特点。大量数值结果验证了方法的准确性与效率,同时通过应用案例研究了模型参数对临界旋转频率、能量及化学势的影响。此外,这些模拟还揭示了弯曲涡旋等新型基态图案。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-05 14:04

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