玻色-爱因斯坦凝聚体中离散时间晶体的多体效应与量子涨落

我们提出一种基于截断 Wigner 近似（TWA）的完全多模量子处理方法，以研究在共振弹跳于原子镜上、以周期 T 驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中形成离散时间晶体（DTC）时的多体效应与量子涨落。我们的理论方法避免了平均场理论（假设所有玻色子保持在单一模中）和含时 Bogoliubov 理论（假设从凝聚体模的玻色子耗尽很小）的局限。对于对应于谐波陷阱凝聚体模函数的现实初始条件，我们针对倍周期所做的 TWA 计算在至少 2000 T 的时间范围内与近期平均场计算大体一致，除了在非常接近 DTC 形成阈值强度的相互作用处，其位置概率密度与平均场理论所得显著不同。对于高于 DTC 形成阈值强度的典型吸引相互作用强度以及所选陷阱和驱动参数，TWA 计算表明在对应 2000 T 的时刻，由量子多体涨落引起的量子耗尽少于约 600 个原子中的 2 个，与含时 Bogoliubov 理论计算一致。另一方面，对于非常接近 DTC 形成阈值的相互作用强度，TWA 计算预测很大的量子耗尽——高达 600 个中的约 260 个。我们还表明 DTC 的平均能量在至少 2000 次镜面振荡的时间内未显著增加，因此 TWA 理论预测不存在热化。最后，我们发现对于吸引或排斥的玻色子-玻色子相互作用，动力学行为相似，并且可以创建基于排斥相互作用的稳定 DTC。