一维 Mott 绝缘体的突然膨胀

我们利用精确数值方法研究了在突然移除 trapping 势后，均匀晶格中玻色子和费米子的膨胀过程。主要结果表明，在一维情况下，只要膨胀始于被囚禁气体的基态，玻色子和费米子 Mott 绝缘体均以相同的速度膨胀，且与相互作用强度无关。此外，它们的密度分布会在膨胀过程中变得一致：渐近密度动力学与初始局域化的无相互作用粒子相同，且渐近速度分布是平坦的。因此，对于初始关联的 Mott 绝缘态，膨胀速度与相互作用强度和粒子统计性质无关。有趣的是，这种非平衡动力学对 Bose-Hubbard 模型中由相互作用驱动的量子相变敏感：虽然在 Mott 相中保持恒定，但在超流相中膨胀速度会降低，并在无相互作用极限下对于大系统趋于零。将这些结果与近期实验 [PRL 110, 205301 (2013)] 的装置进行了比较，该实验将 trap 开启与从无限强相互作用到有限值的相互作用淬火相结合。我们对双组分费米气体进行了类似分析，观察到了相似的现象。此外，我们还研究了以不同方式破坏硬核玻色子可积性的效应：虽然来自一维 Mott 绝缘体基态的快速弹道膨胀在有限相互作用下保持不变，但即使在硬核情况下，我们在双腿梯子上也观察到了与此行为的强烈偏差。这种动力学变化与上述实验研究中观察到的一维到二维的维度交叉动力学具有相似性。