超流费米气体中的 $\pi$ 结与自发电流态

我们讨论了在超流费米气体中实现自发电流的想法。当极化费米超流体（$N_\up > N_\dwn$，其中 $N_\sigma$ 是由赝自旋 $\sigma=\uparrow, \downarrow$ 描述的超精细态中的原子数）被加载到带有弱势垒的环形阱上时，部分过剩原子（$\Delta N=N_\uparrow-N_\downarrow$）会局域在势垒周围。正如我们之前的论文 [T. Kashimura, S. Tsuchiya, and Y. Ohashi, Phys. Rev. A \textbf{82}, 033617 (2010)] 所示，这种极化势垒起着 $\pi$ 结的作用，即超流序参量在穿过势垒时改变符号。因此，结外部的超流序参量的相位沿环被扭转了 $\pi$，这自然导致了环流超导电流。虽然普通的超导电流态是作为亚稳态获得的，但该自发电流态被证明比无电流的情况更稳定。我们的结果表明，局域的过剩原子将有助于对冷费米气体中超流序参量的操控。