[论文解读] Excitations of Bose condensates in optical lattices

K. Braun-Munzinger, Jacob Dunningham+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2002

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用 1

一句话总结

本文研究了在超流-绝缘体相变点附近，光学晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚体中的原子激发，利用晶格倾斜后的原子数方差作为相干性的稳健探测手段。该方法可可靠检测整数填充与非整数填充下的相干性变化，额外的谱学特征及与动力学相关的变异揭示了原子行为的新见解。

ABSTRACT

In this paper we examine the excitations observable in atoms confined in an optical lattice around the superfluid-insulator transition. We use increases in the number variance of atoms, subsequent to tilting the lattice as the primary diagnostic of excitations in the lattice. We show that this locally determined quantity should be a robust indicator of coherence changes in the atoms observed in recent experiments. This was found to hold for commensurate or non-commensurate fillings of the lattice, implying our results will hold for a wide range of physical cases. Our results are in good agreement with the quantitative factors of recent experiments. We do, howevers, find extra features in the excitation spectra. The variation of the spectra with the duration of the perturbation also turns out to be an interesting diagnostic of atom dynamics.

研究动机与目标

• 识别在超流-绝缘体相变点附近超冷原子相干性变化的可靠实验诊断方法。
• 评估原子数方差作为探测手段在不同晶格填充情况（包括整数填充与非整数填充）下的鲁棒性。
• 将理论预测与近期关于激发谱的实验数据进行对比。
• 探索实验报告之外的激发谱中额外的特征。
• 研究扰动持续时间对观测到的激发动力学的影响。

提出的方法

• 通过突然倾斜光学晶格后测量原子数方差，以探测激发动力学。
• 将方差用作多体系统中相位相干性变化的局域诊断工具。
• 应用理论分析，预测不同填充因子下的激发谱。
• 分析激发谱对晶格倾斜扰动持续时间的依赖性。
• 将理论预测与近期研究中的定量实验数据进行对比。
• 将分析扩展至整数填充与非整数填充，以检验其普适性。

实验结果

研究问题

• RQ1 晶格倾斜后的原子数方差如何作为超冷原子相干性的诊断指标？
• RQ2 原子数方差探测手段在不同晶格填充（包括非整数填充）下是否具有鲁棒性？
• RQ3 激发谱中出现了哪些超出实验已报道特征的新特征？
• RQ4 晶格倾斜的持续时间如何影响观测到的激发动力学？
• RQ5 理论预测与近期实验测量结果在多大程度上吻合？

主要发现

• 晶格倾斜后的原子数方差是超冷原子在超流-绝缘体相变点附近相干性变化的稳健指标。
• 该诊断方法在光学晶格的整数填充与非整数填充下均保持有效。
• 激发谱中观察到额外的特征，这些特征此前未在实验中报告。
• 激发谱随扰动持续时间的变化为原子动力学提供了敏感探测手段。
• 理论预测与近期实验数据具有良好的定量一致性。
• 该方法为研究超冷量子多体系统中的局域相干性提供了可靠的探测手段。