論文の概要: Fast momentum-selective transport of Bose-Einstein condensates via controlled non-adiabatic dynamics in optical lattices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.16367v1
• Date: Fri, 19 Sep 2025 19:15:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-23 18:58:15.755639
• Title: Fast momentum-selective transport of Bose-Einstein condensates via controlled non-adiabatic dynamics in optical lattices
• Title（参考訳）: 光学格子における非断熱動力学制御によるボース・アインシュタイン凝縮体の高速運動量選択的輸送
• Authors: Raja Chamakhi, Dana Codruta Marinica, Naceur Gaaloul, Eric Charron, Mourad Telmini,
• Abstract要約: ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の1次元光学格子における運動量選択的輸送プロトコルについて検討した。 本研究では, 高速負荷条件下でのスペクトル純度の支配機構として, 地中呼吸動態を同定した。 このアプローチは、厳密なタイミング制約の下で動作している量子センサーに特に関係している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a detailed numerical study of a protocol for momentum-selective transport of a Bose-Einstein condensate (BEC) in a one-dimensional optical lattice, achieving narrow momentum distributions through controlled non-adiabatic dynamics. The protocol consists of non-adiabatic loading into the lattice, coherent acceleration using a symmetric trapezoidal acceleration profile, and non-adiabatic release into free space. Using the time-dependent Gross-Pitaevskii equation, we simulate the full sequence and analyze the role of non-adiabatic excitations on the final momentum distribution. We identify the intra-site breathing dynamics as the dominant mechanism governing spectral purity under fast loading conditions. By tracking the condensate's spatial width during the evolution, we demonstrate a direct correlation with the final momentum spread. A variational model based on a Gaussian ansatz quantitatively reproduces the observed dynamics and provides physical insight into the breathing mechanism. Our results reveal the existence of magic times, i.e. specific loading or acceleration durations synchronized with the breathing oscillation period, where quasi-monochromatic momentum distributions can be achieved even with loading times as short as 100 $\mu$s, offering a route to coherent transport that is faster than adiabatic protocols. This approach is particularly relevant for quantum sensors operating under stringent timing constraints.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,BEC(Bose-Einstein Condensate)の1次元光学格子における運動量選択輸送プロトコルの詳細な数値的研究を行い,制御された非断熱力学による狭い運動量分布を実現する。 このプロトコルは、格子への非断熱的負荷、対称な台形加速度プロファイルを用いたコヒーレント加速、非断熱的自由空間への非断熱的放出からなる。 時間依存Gross-Pitaevskii方程式を用いて、全列をシミュレートし、最終的な運動量分布における非断熱励起の役割を分析する。 本研究では, 高速負荷条件下でのスペクトル純度の支配機構として, 地中呼吸動態を同定した。 進化中の凝縮体の空間幅を追跡することにより,最終運動量と直接相関関係を示す。 ガウスアンザッツに基づく変分モデルは、観測された力学を定量的に再現し、呼吸機構に関する物理的洞察を与える。 以上の結果から, 擬似単色運動量分布を100ドル以上の負荷時間でも実現でき, 断熱プロトコルよりも高速なコヒーレント輸送経路を提供することができることがわかった。 このアプローチは、厳密なタイミング制約の下で動作している量子センサーに特に関係している。

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