双核势阱中二维玻色-爱因斯坦凝聚体的约瑟夫森动力学:均匀态、液滴-液滴态与涡旋-涡旋态

考虑了一个装载在双核势阱中的二维玻色-爱因斯坦凝聚体混合系统在计入超平均场效应时的动力学行为。量子涨落效应通过扩展耦合Gross-Pitaevskii方程中的Lee-Huang-Yang修正项进行描述。该研究分别考察了空间均匀和非均匀的BEC情况。在均匀体系中,研究人员发现了与宏观量子隧穿、自囚禁及类复兴局域化动力学相关的参数区间,并推导出零相位模和π相位模的约瑟夫森振荡频率。随着总原子数变化,动力学展现出非平庸的分岔结构:零相位分支通过两个叉式分岔产生双稳态和迟滞现象,而π相位分支仅呈现单一叉式分岔。针对非均匀体系,该工作研究了量子液滴和涡旋态的约瑟夫森动力学,不仅获得了量子液滴间原子数振荡频率的理论预测,还通过扩展GP方程的数值模拟实现了全面验证。通过液滴-液滴相互作用的模拟,展示了安德列夫-巴什金无耗散拖拽效应的存在性。对于涡旋态,研究发现拓扑荷为S且粒子数足够少的涡旋通常不稳定,会分裂成S+1(偶尔S+2)个基本碎片,且分裂时间随粒子数增加而延长。非对称涡旋表现出分裂和/或新月形不稳定性。对于具有足够大范数的涡旋,长时间模拟证实其对微扰具有鲁棒稳定性;在此条件下,研究人员进一步研究了拓扑荷S=1、2、3的涡旋态约瑟夫森振荡及安德列夫-巴什金型拖拽效应。

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提交arXiv: 2026-02-04 19:37

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