旋量玻色-爱因斯坦凝聚体 Bloch 球上的 Raman 指纹

我们探索了将非绝热双光子 Raman 过程几何解释为伪自旋-1/2 系统的 Bloch 球上的旋转。自旋-1/2 量子系统的自旋态可由 Bloch 球表面上的一个点描述，其在 Raman 脉冲期间的演化是球面上由光束特性决定的轨迹：脉冲面积、相对强度和相位以及相对频率。我们利用 $^{87}$Rb 旋量玻色-爱因斯坦凝聚体实验演示了该模型的关键特征，这使我们能够考察 Raman 光束的空间依赖特征。双光子失谐使我们能够精确控制自旋密度和刻印的相对相位分布，正如我们通过无核涡旋所展示的。凭借这一全面理解和直观几何解释，我们利用 Raman 过程来创建、剪裁以及研究和表征旋量 BEC 中的奇异拓扑自旋纹理。