相干费米气体的热模糊

通常假设平衡态下配对费米子凝聚体以具有明确不变相位的宏观波函数为特征。实际上，所有系统尺寸有限且在非零温度制备；即便系统演化中孤立且粒子数 $N$ 固定，凝聚体也有有限相干时间。相位记忆的丧失是由于凝聚体与构成退相干环境的激发模的相互作用。这一基本效应对于利用配对凝聚体宏观相干性的应用至关重要，却极少被研究。我们将相干时间与凝聚体相位动力学联系，并通过微观理论表明凝聚体相位算符 $\hat{\theta}_0$ 的时间导数正比于我们构造的包含对破裂和对运动激发支的化学势算符。在能量 $E$ 的单个实现中，$\hat{\theta}_0$ 长时间演化为 $-2\mu_{\rm mc}(E)t/\hbar$，其中 $\mu_{\rm mc}(E)$ 是微正则化学势；不同实现间的能量涨落导致相位的弹道扩展以及时间相干函数的高斯衰减，特征时间 $\propto N^{1/2}$。无能量涨落时，由于 $\hat{\theta}_0$ 的扩散运动，相干时间随 $N$ 标度。我们提出一种用超冷原子测量相干时间的方法，并预测正则系综幺正费米气体中其为数十毫秒。