用于旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的 C 与 Fortran OpenMP 程序
量子气体
2019-06-17 v1 斑图形成与孤子
计算物理
量子物理
摘要
我们给出求解二维(2D)与三维(3D)空间维度下旋转囚禁玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的 Gross-Pitaevskii 方程的 C 与 Fortran 程序的 OpenMP 版本。这些程序可用于生成涡旋晶格并研究旋转 BEC 的动力学。我们采用分步 Crank-Nicolson 算法分别进行虚时间与实时间传播，以计算定态与 BEC 动力学。程序传播凝聚体波函数并计算若干相关物理量，如能量、化学势与均方根尺寸。虚时间传播以在囚禁中心含一个涡旋并调制以不同空间点随机相位的解析波函数起始。然而，对含大量涡旋的快速旋转 BEC，其收敛波函数最有效率的计算方式是以含较少涡旋的旋转 BEC 的预计算收敛波函数作为初态，而非以含一个涡旋的解析波函数作初态。这些预计算初态对快转凝聚体迅速收敛至含多涡旋且具恰当相位结构的态。本文以计算 2D 与 3D 下多达 61 个涡旋的涡旋晶格为例说明。程序输出包含计算的物理量，以及波函数与不同密度剖面(全密度、低维积分密度与密度截面)。所提供的实时间传播程序可以虚时间定态波函数为初态研究旋转 BEC 动力学。我们还研究了当前 OpenMP C 与 Fortran 程序在不同编译器下的并行效率。
引用
@article{arxiv.1906.06327,
title = {C and Fortran OpenMP programs for rotating Bose-Einstein condensates},
author = {Ramavarmaraja Kishor Kumar and Vladimir Loncar and Paulsamy Muruganandam and Sadhan K. Adhikari and Antun Balaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.06327},
year = {2019}
}
备注
12 pages, 7 figures; to download the programs, click 'Other formats' and download the source