强相互作用玻色子 Luttinger 液体的钉扎量子相变
量子气体
2010-08-02 v1
摘要
量子力学最显著的结果之一是，多体量子系统即使在零温度下也可能表现出相变。深深植根于海森堡不确定性原理的量子涨落（而非热涨落）驱动系统从一个相转变为另一个相。通常，系统哈密顿量中两个竞争项的相对强度会跨越一个有限的临界值而改变。一个著名的例子是从超流体到绝缘体的 Mott-Hubbard 量子相变，这已在弱相互作用玻色原子气体中观察到。然而，对于局限于低维几何的强相互作用量子系统，可能会诱发一种新型量子相变，其中对哈密顿量的任意弱微扰都足以驱动该转变。在这里，对于具有可调相互作用的铯原子一维（1D）量子气体，我们观察到了从超流体 Luttinger 液体到 Mott 绝缘体的公度-非公度量子相变。对于足够强的相互作用，该转变是通过添加与原子颗粒度公度的任意弱光学晶格来诱导的，这导致了原子的即刻钉扎。我们绘制了相图，并发现我们在强相互作用区域的测量结果与基于精确可解 sine-Gordon 模型的量子场论描述吻合良好。我们一路追踪相界至弱相互作用区域，发现其与 1D Bose-Hubbard 模型的预测非常一致。我们的结果开启了在超冷气体背景下超越 Hubbard 类型模型的量子相变、临界现象和输运现象的实验研究。
引用
@article{arxiv.1004.3168,
title = {Pinning quantum phase transition for a Luttinger liquid of strongly interacting bosons},
author = {Elmar Haller and Russell Hart and Manfred J. Mark and Johann G. Danzl and Lukas Reichsöllner and Mattias Gustavsson and Marcello Dalmonte and Guido Pupillo and Hanns-Christoph Nägerl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1004.3168},
year = {2010}
}