【摘 要】
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玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现为研究多种形式的拓扑激发和新奇量子相变提供了一个很好的研究平台。尤其是人工合成自旋轨道耦合的实现极大的丰富了冷原子系统的研究,探索自旋轨道耦合BEC中的新奇拓扑态成为冷原子物理和其他原子交叉领域的研究热点。人们发现自旋轨道耦合不仅可以稳定各种各样的拓扑激发还可以产生新奇的量子相。NIST和Rashba型自旋轨道耦合得到了人们的广泛研究。之后人们提出了多种多样的规范
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玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现为研究多种形式的拓扑激发和新奇量子相变提供了一个很好的研究平台。尤其是人工合成自旋轨道耦合的实现极大的丰富了冷原子系统的研究,探索自旋轨道耦合BEC中的新奇拓扑态成为冷原子物理和其他原子交叉领域的研究热点。人们发现自旋轨道耦合不仅可以稳定各种各样的拓扑激发还可以产生新奇的量子相。NIST和Rashba型自旋轨道耦合得到了人们的广泛研究。之后人们提出了多种多样的规范场耦合模型,虽然由于实验条件许多模型尚未实现,但是依然是理论和实验工作者研究的动力源泉。受这些研究结果的启发,本论文研究了在两组分BEC中耦合其他形式自旋矢量和线动量的二维拓扑激发以及在spin-1 BEC中耦合SU(3)自旋轨道耦合的一维孤子激发。揭示了不同种类的耦合形式会产生不同的新奇拓扑激发,并阐述了不同拓扑激发背后的物理机制。我们的工作主要分为以下两个部分:(1)SU(3)自旋轨道耦合模型中一维拓扑激发利用数值模拟求解含SU(3)自旋轨道耦合项的spin-1 BEC Gross-Pitaevskii方程,通过和常规SU(2)自旋轨道耦合数值结果比较,我们发现SU(3)这种新型自旋轨道耦合,可以得到一种新奇孤子激发—多节点复合孤子。我们详细的研究了这种新奇孤子激发的性质,以及产生的物理机制。这些发现有助于量子系统中新奇孤子的探索。(2)其它形式自旋矢量和线动量耦合的二维拓扑激发利用数值模拟研究两组分BEC耦合其它形式自旋矢量和线动量的自旋轨道耦合(pxσ+py+pyσy)的二维拓扑激发。发现体系呈现新奇的二维涡旋对激发(meron-pair),这不同于人们之前二维Rashba型自旋轨道耦合的理论工作,两个涡旋对由domain wall连接,而且显示不同的拓扑数和自旋纹理。我们进行了详细的拓扑分类,揭示了背后物理机理,并讨论了拉比耦合的作用效果,这为人们实现该类拓扑结构提供了一个可行性实验方案。
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