Manipulating Spinor Quantum Gases --- Spin, Charge and Their Interplay

操纵自旋量子气体——自旋、电荷及其相互作用

基本信息

  • 批准号:
    2207283
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Understanding quantum materials is essential for developing emerging quantum technology. Many of the quantum materials belong to the class of quantum many-body systems, which consist of quantum particles interacting with each other. The challenge here lies in the fact that the study of quantum many-body systems is in general extremely difficult. The proposed research tackles this challenging problem using the platform of cold atoms --- atoms isolated in vacuum chambers in the gaseous phase and cooled down to extremely low temperature such that their behavior is governed by the rules of quantum mechanics. These cold atomic systems are amenable to exquisite experimental control and their microscopic interactions are often well understood. As such, the study of cold atoms can often provide new fundamental insights into general quantum many-body systems. Therefore, the proposed research will promote the progress of science. Through student involvement in the research, this proposal will also support education and technical training in a spectrum of STEM fields. More specifically, the proposed research builds upon the group's past success and involves the study of spinor quantum gases, focusing on the interplay between the spin and the charge degrees of freedom. The research is organized around three themes: study of spin-charge separation in one-dimensional spinor quantum gases; quantum simulation of lattice gauge theory and Dirac string using spinor condensates; study of multicriticality in generalized Dicke models beyond the two-level atom paradigm. To tackle these problems, a wide spectrum of analytical and numerical tools will be employed and developed. The projects addresses both long-standing challenges (for example, the detection and characterization of exotic quantum phenomena in one dimension such as spin-charge separation and spin-incoherent Luttinger liquid), and new developments (for example, developing new methods to study 1D lattice models in strong interaction limit, building a theoretical platform to systematically study multicritical phenomena).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
了解量子材料对于开发新兴量子技术至关重要。 许多量子材料属于量子多体系统的类别,这些系统由彼此相互作用的量子粒子组成。这里的挑战在于,量子多体系统的研究通常非常困难。 拟议的研究使用冷原子的平台解决了这个具有挑战性的问题 - 在气态阶段真空腔中分离并冷却至极低的温度,以使它们的行为受量子力学规则的控制。这些冷原子系统可容纳精美的实验控制,并且它们的微观相互作用通常被充分理解。因此,对冷原子的研究通常可以为通用量子多体系统提供新的基本见解。因此,拟议的研究将促进科学的进步。通过学生参与研究,该提案还将支持STEM领域的教育和技术培训。更具体地说,拟议的研究基于该小组过去的成功,并涉及对纺纱量量子气体的研究,重点是旋转和自由度的自由度之间的相互作用。该研究围绕三个主题进行组织:一维纺纱量子气体中的旋转荷利分离研究;使用纺纱凝结物对晶格仪理论和狄拉克弦的量子模拟;在两级原子范式之外的广义迪克模型中多政治性的研究。为了解决这些问题,将采用和开发各种各样的分析和数值工具。这些项目都解决了长期存在的挑战(例如,在一个维度中的奇异量子现象的检测和表征,例如旋转电荷分离和旋转旋转的luttinger液体),以及新的发展(例如,开发新方法来研究1D lattice互动模型中的1D晶格模型,建立统计统计的统计范围,并构建了统计的统计范围。值得通过基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准来通过评估来支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Generalized Bose–Fermi mapping and strong coupling ansatz wavefunction for one dimensional strongly interacting spinor quantum gases
Tricritical Dicke model with and without dissipation
  • DOI:
    10.1103/physreva.108.033706
  • 发表时间:
    2023-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Diego Fallas Padilla;H. Pu
  • 通讯作者:
    Diego Fallas Padilla;H. Pu
Nonthermal dynamics in a spin- 12 lattice Schwinger model
  • DOI:
    10.1103/physrevb.107.104302
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chunping Gao;Zheng Tang;F. Zhu;Yunbo Zhang;H. Pu;Li Chen
  • 通讯作者:
    Chunping Gao;Zheng Tang;F. Zhu;Yunbo Zhang;H. Pu;Li Chen
Generalized effective spin-chain formalism for strongly interacting spinor gases in optical lattices
光学晶格中强相互作用自旋气体的广义有效自旋链形式
  • DOI:
    10.1103/physreva.108.063315
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Basak, Sagarika;Pu, Han
  • 通讯作者:
    Pu, Han
Chiral quantum phases and tricriticality in a Dicke triangle
  • DOI:
    10.1007/s44214-022-00019-5
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    G. Cheng;Diego Fallas Padilla;Tao Deng;Yu-Yu Zhang-Yu;H. Pu
  • 通讯作者:
    G. Cheng;Diego Fallas Padilla;Tao Deng;Yu-Yu Zhang-Yu;H. Pu
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Thermal Economic Calculation and Analysis for Boiler Flue Gas Pre-dried Lignite-fired Power Generation System
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Han Pu
  • 通讯作者:
    Han Pu
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强相互作用自旋轨道耦合费米气体的射频光谱
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhengkun Fu;Lianghui Huang;Zengming Meng;Pengjun Wang;Xia-Ji Liu;Han Pu;Hui Hu;Jing Zhang
  • 通讯作者:
    Jing Zhang
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自旋轨道耦合原子费米气体中弱结合分子的射频光谱
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Hui Hu;Han Pu;Jing Zhang;Shi-Guo Peng;Xia-Ji Liu
  • 通讯作者:
    Xia-Ji Liu
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    zheng zheng;Han Pu;xubo zou;GuangCan Guo
  • 通讯作者:
    GuangCan Guo
Collective excitation of a trapped Bose-Einstein condensate with spin-orbit coupling
自旋轨道耦合对俘获玻色-爱因斯坦凝聚体的集体激发
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  • 通讯作者:
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  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 30万
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知道了