光晶格中游动自旋-3原子偶极气体的动力学

装载于光晶格中的超冷偶极气体阵列正成为研究长程偶极相互作用、接触相互作用、运动与量子统计之间丰富关联所产生多体物理的有力量子模拟器。本工作中，我们报道了关于三维晶格中自旋 S = 3 的玻色磁性铬原子大系综作为晶格深度函数的量子多体动力学研究。通过广泛的理论与实验对比，我们研究了跨越超流到莫特绝缘体转变过程中不同塞曼能级布居数及气体总磁化的动力学。我们能够识别出两种不同的区域：在低晶格深度（原子处于超流区域）时，我们观察到自旋动力学强烈取决于粒子运动、在位相互作用与外部磁场梯度之间的竞争。与自旋有关的接触相互作用有助于稳定集体自旋长度，从而决定气体的总磁化。相反，在高晶格深度时，输运基本被冻结。在此区域中，虽然自旋布居主要由长程偶极相互作用驱动，磁场梯度在总自旋退磁中也起主要作用。我们发现低晶格深度的动力学可由基于 Gutzwiller 假设的均值场计算定性重现；相反，只有超越均值场理论才能解释大晶格深度的动力学。尽管这两种区域之间的交叉在观测到的自旋分量动力学演化中并无尖锐特征，我们的模拟表明它将更好地由集体自旋长度的测量揭示。