隧穿耦合一维玻色气体的关联与动力学

我们展示了在双阱势中对两个超冷一维玻色气体（铷原子）进行的一系列实验。利用物质波干涉，我们可以测量两个气体之间空间分辨的相位差，从而研究空间关联。通过研究高阶关联函数是否可以分解为低阶关联的乘积，我们可以研究系统的相互作用性质。对于无相互作用系统，所有高于二阶的关联函数均可分解，并观察到高斯涨落。在此，我们展示了不可分解的四阶关联函数的测量结果，从而对量子多体系统集体激发之间的相互作用进行了实验表征。不可分解的程度，即相位涨落的非高斯程度，取决于两阱之间可调的隧穿强度。从这样的非高斯态出发，我们能够观察到向具有可分解关联函数（高斯涨落）的态的动力学演化。我们从一个有隧穿的双阱开始，然后突然解耦两个子系统。随后，我们观察初始的非高斯相位涨落如何变为高斯涨落。此外，我们讨论了在有隧穿的双阱势中相位相干的动力学涌现。我们从两个不同的初始态出发，实验研究了演化过程。一种情况下，我们将一团原子云分裂为两部分，并触发它们相对相位的全局振荡。振荡随后衰减，相位相干建立。另一种情况下，两个独立的原子云通过隧穿突然耦合。同样，两个子系统之间涌现出相位相干。