用于计算旋转自旋轨道耦合spin-2玻色-艾克兰簇动力学的高效紧凑分裂傅里叶谱方法
数值分析
2026-03-27 v1 量子气体
数值分析
摘要
本文研究了具有旋转和自旋轨道耦合（SOC）的spin-2玻色-艾克兰簇（BEC）的动力学。为更好地模拟动力学，我们提出了一种高效高阶紧凑分裂傅里叶谱方法。该方法将哈密顿量分为线性部分（包括拉普拉斯、旋转和SOC项）和包含剩余所有项的非线性部分。通过傅里叶谱方法对波函数进行良好近似，并使用离散快速傅里叶变换（FFT）进行数值求解。对于线性子问题，旋转项和SOC项的处理提出了主要挑战。通过基于旋转的函数映射，我们可以精确且显式地积分线性子问题。我们提出的这种映射不仅有助于消除旋转项，还能防止SOC项演化为时变形式。非线性子问题在物理空间中进行解析积分。这种“紧凑”分裂仅涉及两个算子，便于设计高阶分裂方案。该方法在空间上具有谱精度，在时间上具有高阶精度。它高效、显式、无条件稳定且实施简单。此外，我们推导了一些动力学性质并进行了系统研究，包括精度和效率测试、动力学性质验证、SOC效应和涡旋格子动力学。
引用
@article{arxiv.2603.25282,
title = {An efficient compact splitting Fourier spectral methods for computing the dynamics of rotating spin-orbit coupled spin-2 Bose-Einstein condenstates},
author = {Xin Liu and Ziqing Xie and Yongjun Yuan and Yong Zhang and Xinyi Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.25282},
year = {2026}
}