論文の概要: Many-Body Effects and Quantum Fluctuations for Discrete Time Crystals in
Bose-Einstein Condensates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.14783v2
- Date: Thu, 22 Apr 2021 04:36:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 14:41:04.301035
- Title: Many-Body Effects and Quantum Fluctuations for Discrete Time Crystals in
Bose-Einstein Condensates
- Title（参考訳）: ボース・アインシュタイン凝縮系における離散時間結晶の多体効果と量子揺らぎ
- Authors: Jia Wang, Peter Hannaford and Bryan J Dalton
- Abstract要約: ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)における離散時間結晶(DTC)の形成に対する多体効果と量子揺らぎの研究
我々の理論的なアプローチは、すべてのボソンが単一モードに留まると仮定される平均場理論と時間依存ボゴリューボフ理論の両方の制限を避ける。
DTCの平均エネルギーは少なくとも2000個のミラー発振で大きくは増加しないので、TWA理論は熱化が欠如していることを予測している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2005805717297937
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a fully comprehensive multi-mode quantum treatment based on the
truncated Wigner approximation (TWA) to study many-body effects and quantum
fluctuations on the formation of a discrete time crystal (DTC) in a
Bose-Einstein condensate (BEC) bouncing resonantly on an atom mirror, driven at
period T. Our theoretical approach avoids the restrictions both of mean-field
theory, where all bosons are assumed to remain in a single mode, and of
time-dependent Bogoliubov theory, which assumes boson depletion from the
condensate mode is small. For realistic initial conditions corresponding to a
harmonic trap condensate mode function, our TWA calculations performed for
period-doubling agree broadly with recent mean-field calculations for times out
to at least 2000 T, except at interaction strengths very close to the threshold
value for DTC formation where the position probability density differs
significantly from that determined from mean-field theory. For typical
attractive interaction strengths above the threshold value for DTC formation
and for the chosen trap and driving parameters, the TWA calculations indicate a
quantum depletion due to quantum many-body fluctuations of less than about two
atoms out of 600 atoms at times corresponding to 2000 T, in agreement with
time-dependent Bogoliubov theory calculations. On the other hand, for
interaction strengths very close to the threshold value for DTC formation, the
TWA calculations predict a large quantum depletion - as high as about 260 atoms
out of 600. We also show that the mean energy of the DTC does not increase
significantly for times out to at least 2000 mirror oscillations, so TWA theory
predicts that thermalisation is absent. Finally, we find that the dynamical
behaviour is similar for attractive or repulsive boson-boson interactions, and
that a stable DTC based on repulsive interactions can be created.
- Abstract（参考訳）: We present a fully comprehensive multi-mode quantum treatment based on the truncated Wigner approximation (TWA) to study many-body effects and quantum fluctuations on the formation of a discrete time crystal (DTC) in a Bose-Einstein condensate (BEC) bouncing resonantly on an atom mirror, driven at period T. Our theoretical approach avoids the restrictions both of mean-field theory, where all bosons are assumed to remain in a single mode, and of time-dependent Bogoliubov theory, which assumes boson depletion from the condensate mode is small.
高調波トラップ凝縮モード関数に対応する現実的な初期条件については、位置確率密度が平均場理論から決定された値と大きく異なるDTC生成のしきい値に非常に近い相互作用強度を除いて、周期倍のTWA計算は少なくとも2000Tまでの時間平均場計算と広く一致している。
DTC生成のしきい値以上の典型的な魅力的な相互作用強度と選択されたトラップと駆動パラメータについて、TWA計算は時間依存のボゴリューボフ理論計算と一致する2000 Tに対応する時間に600個の原子のうち2個未満の原子の量子多体変動による量子的枯渇を示す。
一方、DTC生成のしきい値に非常に近い相互作用強度では、TWA計算は600の約260個の原子のうち、大きな量子枯渇を予測する。
また、DTCの平均エネルギーは少なくとも2000個のミラー発振で大きくは増加しないので、TWA理論は熱化が欠如していることを予測している。
最後に, 動的挙動は, 魅力的あるいは反発的なボソン・ボソン相互作用に類似し, 反発的相互作用に基づく安定なdtcが生成可能であることを見出した。
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