强相互作用的低维旋量玻色量子气体的理论研究

本项目研究低维旋量玻色量子气体在整个相互作用区域的基态和动力学性质，特别是原子间的相互作用较强的区域。我们将运用Bethe ansatz研究一维可积系统，从精确可解模型的严格解出发，讨论自旋自由度和强相互作用导致的冷原子系统产生的新奇量子相。然后，以此为基础，对没有精确解的一维连续系统，发展精确的数值方法，例如精确对角化方法和(含时)密度泛函理论，讨论原子气体在整个相互作用区域的基态和动力学性质。我们还将对光晶格中的低维旋量玻色量子气体进行研究，建立强相互作用区域的有效理论模型，以传统的凝聚态多体理论为基础，发展新的算法并研究该系统的性质。该项目属于低维凝聚态物理模型在强关联的超冷原子气体中的应用，对于应用冷原子系统实现凝聚态物理中的强关联效应有着非常重要的意义。

在该青年基金项目的资助下，申请人主要从事低维冷原子物理领域的理论研究，同时，也开展了受环境影响的玻色凝聚体的动力学问题的研究。到目前为止，已发表SCI检索论文9篇，仍然有若干相关的研究正在进行之中。在项目资助下，主要完成了如下工作：（1）在之前受资助的理论物理专项基金中，申请人发展了基于Bethe ansatz 的密度泛函理论用于研究基态，在该青年基金项目的资助下，该理论得以进一步发展，用于处理粒子数不平衡的多组分量子气体；（2）发展了用于研究一维简谐势中旋量玻色量子气体的精确对角化方法，用于研究在整个相互作用区域的基态性质，包括铁磁相互作用和反铁磁相互作用的旋量气体；（3）研究了一维光晶格中满足分数统计的强相互作用的量子气体的动力学性质；（4）研究了受耗散和噪音影响的双势阱中玻色凝聚体和多组分玻色凝聚体的动力学。另外，还研究了有限温度下一维简谐势中多组分量子气体的性质和各向异性束缚效应，学习了可用于研究光晶格中冷原子气体的动力学的TEBD方法和二维体系的Gutzwillar方法。目前仍在进行的工作包括低维旋量玻色气体基态的关联函数的计算、满足分数统计的一维量子气体、Tonks气体的热力学性质研究和受环境影响的旋量玻色气体的相干动力学等。