自旋依赖非线性 Thouless 泵浦中矢量孤子的输运

在非线性拓扑物理中，非线性激发的 Thouless 泵浦是一个核心课题，通常由标量孤子来说明。矢量孤子具有额外的自旋自由度，由于非线性与拓扑之间丰富的相互作用，展现出标量孤子所不具备的现象。在此，我们理论上研究了自旋依赖光学超晶格中囚禁的两组分玻色-爱因斯坦凝聚体中的矢量孤子 Thouless 泵浦，采用了 Gross-Pitaevskii 方程的数值解和拉格朗日变分方法两种方法。自旋向上和自旋向下分量经历位移可调距离 $d_r$ 的超晶格势，从而在矢量孤子的两个分量之间产生相对偏移。我们证明 $d_r$ 作为一个独立自由度，为操控矢量孤子的非线性拓扑相变提供了一个新颖的控制参数。具体而言，当 $d_r=0$ 时，两个分量要么被泵浦要么被阻滞，取决于相互作用强度。在固定相互作用强度并改变 $d_r$ 的情况下，显著地，我们发现一个被阻滞的矢量孤子可以重新进入泵浦区并表现出量子化偏移。随着 $d_r$ 继续增大，矢量孤子转变为动力学阻滞状态；然而，随着 $d_r$ 进一步增大，量子化偏移再次出现。我们的工作为利用不同自旋分量之间的相对运动自由度在自旋or系统中设计非线性拓扑泵浦开辟了新途径。