物理学。Rev.A 93，033634（2016）-均匀损耗的简并玻色气体

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均匀损耗简并玻色气体

Pjotrs Grišins、Bernhard Rauer、Tim Langen、Jörg Schmiedmayer和Igor E.Mazets

物理学。版次A93，033634–2016年3月18日出版

摘要

我们从理论上研究了耦合到空马尔科夫浴的弱相互作用简并玻色气体。我们证明了在普适声子极限下，系统向渐近状态演化，其中突现温度由出耦合过程的量子噪声设定。对于实验中通常遇到的情况，这种机制会导致显著的冷却。这种耗散冷却补充了传统的蒸发冷却，并在热化被高度抑制的环境中占主导地位，例如在一维准凝析油中。

收到日期：2015年12月31日

内政部：https://doi.org/10.103/PhysRevA.93.033634

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美国物理学会出版

物理学科标题（PhySH）

冷却和捕集

一维系统玻色-爱因斯坦凝聚体

马尔科夫过程

原子、分子和光学

作者和附属机构

Pjotrs Grišins先生^1,2,*,伯恩哈德·劳尔²,蒂姆·兰根^2,†,约格·施密德迈耶²，以及伊戈尔·马泽茨^{2, 3}

¹日内瓦大学量子物质物理系，24 Quai Ernest Ansermet，1211 Geneva，Switzerland
²奥地利维也纳Stadionallee 2，1020，TU Wien，Atominstitut，维也纳量子科学与技术中心
^三奥地利维也纳1090 Oskar-Morgenstern-Platz 1 Wolfgang Pauli学院

^*pjotrs.grisins@unige.ch
^†现住址：美国科罗拉多州博尔德大学大道440号科罗拉多大学和NIST JILA，邮编80309。

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第93卷，第。2016年3月3日

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图像

图1
考虑设置的示意图。谐波阱横向基态中的相互作用简并玻色子原子 $| 克 〉$ 耦合到连续的自由模式 $| k个 〉$ 使用拉比频率的微波或射频场 $Ω$ 和失谐 $Δ ω$ 中原子之间的相互作用 $| 克 〉$ 表现在平均场偏移 $μ \equiv 克 〈 {\hat{Ψ}}^{†} \hat{Ψ} 〉$ ，其中 $克 = 常数$ 是自我互动的力量。平均场位移仍然比第一横向激发能级的能量小得多 $| e（电子） 〉$ .由带的精细结构表示的纵向（纸平面内）动能比任何其他相关能量标度小得多。
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图2
一维耗散准凝聚体的近似色散曲线。面板显示了准粒子能量的实（a）和虚（b）部分 ${\tilde{ε}}_{k个}$ （以化学势为单位 $μ$ )作为动量的函数（以反向愈合长度为单位 $1 / ξ = 米 c（c）$ )和耗散强度。准粒子衰变率是能量的负虚部。当色散的实部接近零时，就会出现扩散模式。密度型和相型两种扩散模式具有不同的衰减速率，如（b）中的两个分支所示。请注意 $γ$ 是阶参数的耗散率，而不是密度的耗散速率，即， $n个 (t吨) = {n个}_{0} {e（电子）}^{- 2 γ t吨}$ .
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图3
Bogoliubov模占据数演化的对数图 ${n个}_{k个}$ 作为动量的函数 $k个$ （单位为反向愈合长度 $1 / ξ = 米 c（c）$ )和时间 $t吨$ （实线，单位为反向耗散率 $1 / γ$ )温度下的初始热分布 $吨_{0} = μ_{0}$ 很容易看出完整玻色-爱因斯坦分布函数的两个极限：声子Rayleigh-Jeans极限 $(k个 ≲ 米 c（c）)$ 和类粒子玻尔兹曼极限 $(k个 ≳ 米 c（c）)$ 虚线表示温度下的热分布，从上到下， $吨_{效率} (t吨) / μ_{0} \approx {1, 0.55, 0.30, 0.17, 0.09}$ ，与声子区的计算值相符。请注意，尽管时间演化分布在其高能尾部中明显是非热的，但它们与光谱低能部分的热预测很好地一致，允许引入声子模式的有效温度。插图：化学势的时间演化 $μ (t吨) = μ_{0} {e（电子）}^{- 2 γ t吨}$ ，实线，与安装的有效温度进行比较 $吨_{效率} (t吨)$ ，点。如第节所述4，在这种特殊情况下 $吨 (t吨) = μ (t吨)$ .
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图4
作为无量纲时间函数的温度与化学势比 $γ t吨$ 对于不同的初始值 $吨_{0} / μ_{0}$ （实线）。注意渐近耗散态的出现 $吨 (t吨) = μ (t吨)$ 对于 $t吨 \to \infty$ 为了进行比较，我们提出了忽略量子噪声（虚线）的经典平均场预测。时间轴的刻度为对数。
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图5
不同情况下具有随时间变化的化学势的有效温度标度 $吨_{0} / μ_{0}$ 比率。最下面的曲线表示忽略量子噪声的经典极限。在均匀情况下，化学势与平均密度成正比，在谐波势的情况下，与中心峰值密度成正比。
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物理复习A

涵盖原子、分子、光学物理和量子信息

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