远离平衡的二维超流体中拓扑激发的长程有序

我们研究了在实验可实现的方形和矩形陷阱中，包含涡旋激发的非平衡初始态二维超冷玻色气体的弛豫过程。我们表明，涡旋气体激发的子系统导致相干超流体流动的自发涌现，其具有非零的粗粒化涡量场。这种涌现的准经典二维流动的流函数受 Boltzmann-Poisson 方程支配。该方程揭示，描述能量谱凝聚的中性涡旋气体的最大熵态，可根据流动是否自发获得角动量分类为不同的流动类型。对方形陷阱中受二维 Gross-Pitaevskii 方程支配的中性点涡模型及玻色气体的数值模拟表明，出现了具有净角动量的大尺度单极流场，这与 Boltzmann-Poisson 方程的预测一致。该结果使我们能够刻画二维量子流体中的谱能量凝聚体，其与二维经典湍流实验中观察到的类似流动极为相似。通过将方形变形为矩形区域，所得到的最大熵态转变为具有零净角动量的偶极流场。