弱耦合物质波孤子的介观量子叠加态

约瑟夫森结（JJs）是现代量子技术与计量的核心。在这项工作中，我们确立了原子孤子约瑟夫森结（SJJ）器件的量子特征，该器件由两个弱耦合、具有负散射长度的凝聚体组成。凝聚体被囚禁在双势阱中并沿一维伸长。从经典场论出发，我们首次将一个双孤子问题映射到有效的双模哈密顿量上，并进行了二次量子化过程。与传统的玻色约瑟夫森结（BJJ）凝聚体系统相比，我们表明 SJJ 模型在量子域中由于其有效非线性强度正比于总粒子数平方 $N^2$ 而表现出不寻常的特征。SJJ 模型中还展示了有效隧穿参数的一种新颖自调谐效应，它依赖于粒子数并随着 JJ 布居不平衡的增加而迅速消失。对于量子 SJJ 模型，预测了纠缠 Fock 态叠加的形成，在 $n=0, N$ 粒子数处“边缘”揭示了主导的 $N00N$ 态分量。我们已经表明，如果主要 $N00N$ 态分量附近存在微小的纠缠 Fock 态分量，所获得的量子态对凝聚体中少数粒子的损失更具抗性。量子 SJJ 模型的这一特性确立了其与在 Hartree 方法框架下获得的半经典类似物的重要区别。