phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2949-5067-2023-3-15-32phmath-611Research ArticleФИЗИКАPHYSICSВременная эволюция туннелирования бозе-конденсированных атомов в четырёхъямной ловушке при условии начального равнозаселения ям ловушкиTemporal evolution of tunneling of bose-condensed atoms in a quadrupole trap under the condition of initial equipopulation of trap pitsВасильеваО. Ф.VasilievaO.

Ольга Федоровна Васильева, кандидат физико-математических наук, доцент

кафедра квантовой радиофизики и систем связи

МД 3300

ул. 25 лет Октября, д. 128

Тирасполь

Olga F. Vasilieva, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof.

Department of Quantum Radiophysics and Communication Systems

MD3300

8 ulitsa 25 Oktyabrya

Tiraspol

florina_of@mail.ruЗинганА. П.ZinganA.

Анна Петровна Зинган, кандидат физико-математических наук, доцент

МД 3300

ул. 25 лет Октября, д. 128

Тирасполь

Anna P. Zingan, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof.

Department of Quantum Radiophysics and Communication Systems

MD3300

128 ulitsa 25 Oktyabrya

Tiraspol

zingan.anna@mail.ruПриднестровский государственный университет имени Т. Г. ШевченкоМолдоваPridnestrovian State UniversityMoldova, Republic of202328012024031532Copyright © Васильева О.Ф., Зинган А.П., 20242024Васильева О.Ф., Зинган А.П.Vasilieva O., Zingan A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/611

   Целью работы является теоретическое исследование временной эволюции бозе-конденсированных атомов в четырёхъямной ловушке.

   Процедура и методы

   Процедура и методы. Проведены теоретические исследования гамильтониана взаимодействия, описывающего временную эволюцию бозе-конденсированных атомов в четырёхъямной ловушке в условиях линейного туннелирования.

   Результаты

   Результаты. Получены аналитические решения системы дифференциальных уравнений, описывающих временную эволюцию бозе-конденсированных атомов в четырёхъямной ловушке.

   Теоретическая значимость. Временная эволюция бозе-конденсированных атомов в четырёхъямной ловушке определяется начальной разностью фаз, что даёт возможность фазового управления процессом туннелирования бозе-атомов в ловушках.

   Aim of this work is to theoretically investigate the temporal evolution of Bose-condensed atoms in a quadrupole trap.

   Methodology

   Methodology. Theoretical studies of the interaction Hamiltonian describing the time evolution of Bose-condensed atoms in a quadrupole trap under linear tunneling conditions have been carried out.

   Results

   Results. Analytical solutions are obtained for a system of differential equations describing the time evolution of Bose-condensed atoms in a quadrupole trap.

   Research implications

   Research implications. The time evolution of Bose-condensed atoms in a quadrupole trap is determined by the initial phase difference, which makes it possible to phase-control the process of Bose-atom tunneling in traps.

бозе-атомытуннелированиечетырёхъямная оптическая ловушкаBose atomstunnelingfour-well optical trapReferencesKhadzhi P. I., Vasilieva O. V. Coherent dynamics of Bose-condensed atoms in a double-well trap // Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. 2011. Vol. 6. No. 4. P. 433–451. DOI: 10.1166/jno.2011.1194.Khadzhi P. I., Vasilieva O. V. Coherent dynamics of Bose-condensed atoms in a double-well trap. In: Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics, 2011, vol. 6, no. 4, pp. 433–451. DOI: 10.1166/jno.2011.1194.Jezek D. M., Capuzzi P., Cataldo H. M. Two-mode effective interaction in a double-well condensate // Physical Review A. 2013. Vol. 87. Iss. 5. P. 053625. DOI: 10.1103/PhysRevA.87.053625.Jezek D. M., Capuzzi P., Cataldo H. M. Two-mode effective interaction in a double-well condensate. In: Physical Review A, 2013, vol. 87, iss. 5, pp. 053625. DOI: 10.1103/PhysRevA.87.053625.Adriazola J., Goodman R. H., Kevrekidis P. G. Efficient manipulation of Bose-Einstein condensates in a double-well potential (2022). arXiv:2206.01858v2 // arXiv.org: e-Print archive. URL: https://arxiv.org/abs/2206.01858 (дата обращения: 12. 04. 2023).Adriazola J., Goodman R. H., Kevrekidis P. G. Efficient manipulation of Bose-Einstein condensates in a double-well potential (2022). arXiv:2206.01858v2. In: arXiv.org: e-Print archive. Available at: https://arxiv.org/abs/2206.01858 (accessed: 12. 04. 2023).Holthaus M. Towards coherent control of a Bose-Einstein in a double well // Physical Review A. 2001. Vol. 64. Iss. 1. P. 011601(R).Holthaus M. Towards coherent control of a Bose-Einstein in a double well. In: Physical Review A, 2001, vol. 64, iss. 1, pp. 011601(R).Ma D., Jia C. Square wave oscillation of soliton in double-well potential trapped BEC (2019). arXiv:1903.00141 // arXiv.org: e-Print archive. URL: https://arxiv.org/abs/1903.00141 (дата обращения: 12. 04. 2023).Ma D., Jia C. Square wave oscillation of soliton in double-well potential trapped BEC (2019). arXiv:1903.00141. In: arXiv.org: e-Print archive. Available at: https://arxiv.org/abs/1903.00141 (accessed: 12. 04. 2023).The effects of trap-confinement and interatomic interaction on Josephson effects and macroscopic quantum self-trapping for a Bose-Einstein condensate / Saha A. K., Adhikary K., Mal S., Dastidar K.R., Deb B. // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2019. Vol. 52. No. 15. P. 155301. DOI: 10.1088/1361-6455/ab2b58.Saha A. K., Adhikary K., Mal S., Dastidar K.R., Deb B. The effects of trap-confinement and interatomic interaction on Josephson effects and macroscopic quantum self-trapping for a Bose-Einstein condensate. In: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, 2019, vol. 52, no. 15, pp. 155301. DOI: 10.1088/1361-6455/ab2b58.Dastidar K. R., Gupta M. Dynamics of dipolar atom-molecular BEC in a double well potential: effect of atom-molecular coherent coupling (2021). arXiv:2106.12274v1 // arXiv.org: e-Print archive. URL: https://arxiv.org/abs/2106.12274 (дата обращения: 12. 04. 2023).Dastidar K. R., Gupta M. Dynamics of dipolar atom-molecular BEC in a double well potential: effect of atom-molecular coherent coupling (2021). arXiv:2106.12274v1. In: arXiv.org: e-Print archive. Available at: https://arxiv.org/abs/2106.12274 (accessed: 12. 04. 2023).Васильева О. Ф., Зинган А. П. Временная эволюция бозе-конденсированных атомов в трёхъямной симметричной цепочной ловушке // Вестник Московского государственного университета. Серия: Физика-Математика. 2021. № 1. С. 27–38. DOI: 10.18384/2310-7251-2021-1-27-38.Vasil'yeva O. F., Zingan A. P. [Temporary evolution of bose-condensed atoms in a three-well symmetric chain trap]. In: Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fizika-Matematika [Bulletin of the Moscow Region State University. Series: Physics and Mathematics], 2021, no. 1, pp. 27–38. DOI: 10.18384/2310-7251-2021-1-27-38.Васильева О. Ф., Зинган А. П. Временная эволюция бозе-конденсированных атомов в трёхъямной ловушке, при условии отличной от нуля начальной заселенности первой ямы // Вестник Московского государственного университета. Серия: Физика-Математика. 2022. № 2. С. 28–41. DOI: 10.18384/2310-7251-2022-2-28-41.Vasil'yeva O. F., Zingan A. P. [Time evolution of Bose-condensed atoms in a three-well trap under the condition of a non-zero initial population of the first well]. In: Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Fizika-Matematika [Bulletin of the Moscow Region State University. Series: Physics and Mathematics], 2022, no. 2, pp. 28–41. DOI: 10.18384/2310-7251-2022-2-28-41.Self-trapping and tunneling of Bose-Einstein condensates in a cavity-mediated triple-well system / Wang B., Zhang H., Chen Y., Tan L. // The European Physical Journal D. 2017. Vol. 71. P. 56. DOI: 10.1140/epjd/e2017-70647-3.Wang B., Zhang H., Chen Y., Tan L. Self-trapping and tunneling of Bose-Einstein condensates in a cavity-mediated triple-well system. In: The European Physical Journal D, 2017, vol. 71, pp. 56. DOI: 10.1140/epjd/e2017-70647-3.Dey A., Cohen D., Vardi A. Adiabatic Passage through Chaos // Physical Review Letters. 2018. Vol. 121. Iss. 25. P. 250405. DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.250405.Dey A., Cohen D., Vardi A. Adiabatic Passage through Chaos. In: Physical Review Letters, 2018, vol. 121, iss. 25, pp. 250405. DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.250405.Entangled states of dipolar bosons generated in a triple-well potential / Tonel A. P., Ymai L. H., Wittmann K., Foerster A., Links J. // SciPost Physics Core. 2020. Vol. 2. P. 003. DOI: 10.21468/SciPostPhysCore.2.1.003.Tonel A. P., Ymai L. H., Wittmann K., Foerster A., Links J. Entangled states of dipolar bosons generated in a triple-well potential. In: SciPost Physics Core, 2020, vol. 2, pp. 003. DOI: 10.21468/SciPostPhysCore.2.1.003.Optimal conditions for spatial adiabatic passage of a Bose-Einstein condensate / Rubio J. L., Ahufinger V., Busch Th., Mompart J. // Physical Review A. 2016. Vol. 94. Iss. 5. P. 053606. DOI: 10.1103/PhysRevA.94.053606.Rubio J. L., Ahufinger V., Busch Th., Mompart J. Optimal conditions for spatial adiabatic passage of a Bose-Einstein condensate. In: Physical Review A, 2016, vol. 94, iss. 5, pp. 053606. DOI: 10.1103/PhysRevA.94.053606.Stickney J. A., Anderson D. Z., Zozulya A. A. Transistor like behavior of a Bose-Einstein condensate in a triple-well potential // Physical Review A. 2007. Vol. 75. Iss. 1. P. 013608. DOI: 10.1103/PhysRevA.75.013608.Stickney J. A., Anderson D. Z., Zozulya A. A. Transistor like behavior of a Bose-Einstein condensate in a triple-well potential. In: Physical Review A, 2007, vol. 75, iss. 1, pp. 013608. DOI: 10.1103/PhysRevA.75.013608.Control of tunneling in an atomtronic switching device / Wilsmann K. W., Ymai L. H., Tonel A. P., Links J., Foerster A. // Communications Physics. 2018. Vol. 1. P. 91. DOI: 10.1038/s42005-018-0089-1.Wilsmann K. W., Ymai L. H., Tonel A. P., Links J., Foerster A. Control of tunneling in an atomtronic switching device. In: Communications Physics, 2018, vol. 1, pp. 91. DOI: 10.1038/s42005-018-0089-1.Transport and interaction blockade of cold bosonic atoms in a triple-well potential / Schlagheck P., Malet F., Cremon J. C., Reimann S. M. // New Journal of Physics. 2010. Vol. 12. P. 065020. DOI: 10.1088/1367-2630/12/6/065020.Schlagheck P., Malet F., Cremon J. C., Reimann S. M. Transport and interaction blockade of cold bosonic atoms in a triple-well potential. In: New Journal of Physics, 2010, vol. 12, pp. 065020. DOI: 10.1088/1367-2630/12/6/065020.Karmakar S., Keshavamurthy S. Arnold web and dynamical tunneling in a four-site Bose-Hubbard model // Physica D: Nonlinear Phenomena. 2021. Vol. 427. P. 133006. DOI: 10.1016/j.physd.2021.133006.Karmakar S., Keshavamurthy S. Arnold web and dynamical tunneling in a four-site Bose-Hubbard model. In: Physica D: Nonlinear Phenomena, 2021, vol. 427, pp. 133006. DOI: 10.1016/j.physd.2021.133006.Khripkov C., Vardi A., Coher D. Semiclassical theory of strong localization for quantum thermalization // Physical Review E. 2018. Vol. 97. Iss. 2. P. 022127. DOI: 10.1103/PhysRevE.97.022127.Khripkov C., Vardi A., Coher D. Semiclassical theory of strong localization for quantum thermalization. In: Physical Review E, 2018, vol. 97, iss. 2, pp. 022127. DOI: 10.1103/PhysRevE.97.022127.Javanainen J. Optical detection of the relative phase between two Bose-Einstein condensates // Physical Review A. 1996. Vol. 54. Iss. 6. P. R4629. DOI: 10.1103/PhysRevA.54.R4629.Javanainen J. Optical detection of the relative phase between two Bose-Einstein condensates. In: Physical Review A, 1996, vol. 54, iss. 6, pp. R4629. DOI: 10.1103/PhysRevA.54.R4629.Producing superfluid circulation states using phase imprinting / Kumar A., Dubessy R., Badr T., De Rossi C., De Goer M., Longchambon L., Perrin H. // Physical Review A. 2018. Vol. 97. Iss. 4. P. 043615. DOI: 10.1103/PhysRevA.97.043615.Kumar A., Dubessy R., Badr T., De Rossi C., De Goer M., Longchambon L., Perrin H. Producing superfluid circulation states using phase imprinting. In: Physical Review A, 2018, vol. 97, iss. 4, pp. 043615. DOI: 10.1103/PhysRevA.97.043615.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.