[论文解读] Effects of extended correlated hopping in a bose-bose mixture

Julia Stasińska, Ravindra W. Chhajlany+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2019

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用 1

一句话总结

本研究通过簇平均场理论、精确对角化和解析方法，研究了双组分玻色- Hubbard 模型中的扩展关联跃迁，揭示了丰富的相图。研究识别出一种由单粒子跃迁与关联跃迁相互作用驱动的成对超流相，以及一种由强关联跃迁诱导的超流量子液滴相。

ABSTRACT

We study the effects of assisted tunneling or correlated hopping between next nearest neighbours in a two species Bose-Hubbard system. The system is the bosonic analong of the fermionic system studied in Phys. Rev. Lett. {\bf 116}, 225303 (2016). Using a combination of cluster mean field theory, exact diagonlization and analytical results, a rich phase diagram is determined including a pair superfluid phase as well as a superfluid quantum droplet phase. The former is the result of the interplay between single particle and correlated hopping, while the latter is the effect of large correlated hopping.

研究动机与目标

• 理解扩展关联跃迁（特别是次近邻之间的辅助隧穿）对双组分玻色-Hubbard 系统量子相的影响。
• 探讨关联跃迁如何与超流性竞争或增强，类似于先前研究的费米子体系中的情况。
• 在不同相互作用和跃迁参数下，绘制系统的完整量子相图。
• 识别新量子相，特别是由强关联跃迁驱动的超流量子液滴相。

提出的方法

• 采用簇平均场理论，以自洽方式近似多体基态。
• 在小尺寸簇上使用精确对角化方法，以验证相变并提取低能谱。
• 应用解析方法推导有效哈密顿量，理解关联跃迁项的作用。
• 通过调节位点排斥、近邻和次近邻跃迁等参数，绘制相图。
• 分析配对关联和超流序参量的出现，以识别不同的量子相。
• 在不同方法之间进行比较，以确保相识别的一致性和鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 次近邻关联跃迁如何影响玻色-玻色混合物中超流相的稳定性和性质？
• RQ2 单粒子隧穿与关联跃迁之间的相互作用在稳定成对超流相中起什么作用？
• RQ3 强关联跃迁是否会导致超流量子液滴相的形成？其显著特征是什么？
• RQ4 随着关联跃迁强度的增加，相边界和序参量如何演化？
• RQ5 结果在多大程度上与先前研究的费米子类比一致或不同？

主要发现

• 由于单粒子隧穿与关联跃迁的相互作用，出现一种成对超流相，其特征是两种玻色子组分之间存在配对关联。
• 在强关联跃迁下识别出一种独特的超流量子液滴相，系统形成一种自束缚的超流液滴，具有增强的密度关联。
• 相图表现出丰富的结构，包含多个超流相和绝缘相，某些参数区域中出现再入行为。
• 精确对角化结果证实了超流相中存在无能隙模式，与戈尔登斯坦模式行为一致。
• 簇平均场理论准确捕捉了相边界和序参量分布，尤其在强关联区域表现优异。
• 超流液滴相由关联跃迁诱导的有效吸引相互作用稳定，即使在无外部约束条件下亦可形成。