Beyond mean-field dynamics in closed and open bosonic systems

Κορδάς Γεώργιος (EL)

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τη μελέτη της δυναμικής ανοικτών ή κλειστών μποζονικών συστημάτων πολλών σωμάτων, με τη χρήση μεθόδων πέραν της προσέγγισης μέσου πεδίου. Στο πρώτο μέρος, εμπνεόμαστε από τα πειράματα αιχμής και μελετάμε τη δυναμική ενός συμπυκνώματος Bose-Einstein παγιδευμένο σε ένα οπτικό πλέγμα που υπόκεινται σε εντοπισμένες απώλειες μεμονωμένων ατόμων. Αποδεικνύεται ότι οι συγκεκριμένου τύπου απώλειες μπορούν να μας βοηθήσουν να ελέγξουμε τη δυναμική πολλών σωμάτων, αφού επιτρέπουν τον τοπικό έλεγχο της συνεκτικότητας του συστήματος και δημιουργούν ελκτικά σημεία στον κλασσικό χώρο φάσεων. Χρησιμοποιούμαι αυτό το μηχανισμό για να δημιουργήσουμε εντοπισμένες μη γραμμικές δομές όπως φωτεινά και σκοτεινά διακριτά σολιτόνια. Επιπλέον, για συγκεκριμένες αρχικές καταστάσεις, το σύστημα παράγει εναγκαλισμένες μακρόβιες καταστάσεις, εξαιρετικής σημασίας για πρακτικές εφαρμογές. Το πρώτο μέρος τελειώνει με τη μελέτη της εκτός ισορροπίας μεταφοράς μποζονίων σε ένα οπτικό πλέγμα. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζουμε τεχνικές ολοκληρωμάτων διαδρομών που επιτρέπουν τη μελέτη μποζονικών συστημάτων. Αναλύουμε το φαινόμενο της συμπύκνωσης Bose-Einstein χρησιμοποιώντας εργαλεία από την κβαντική θεωρία πεδίου και τη θεωρία της κβαντικής πληροφορίας. Η εργασία καταλήγει με την εισαγωγή ενός φορμαλισμού ολοκληρωμάτων διαδρομών συνεκτικών καταστάσεων στο συνεχές που επιτρέπει τη συστηματική ανάπτυξη προσεγγιστικών μεθόδων για τη μελέτη μποζονίων παγιδευμένων σε οπτικά πλέγματα (EL)

The present thesis is devoted to the dynamics in open or closed many-body bosonic systems, with the use of beyond mean-field methods. In the first part, inspired by the state-of-the-art experiments, we study the dynamics of a Bose-Einstein condensation which is loaded in an optical lattice with localized loss channels for the atoms. We prove that the particular form of the dissipation can help us to control the many-body dynamics. The loss allows the local manipulation of the system's coherence properties and creates attractive fixed points in the classical (mean-field) phase space. We predict the dynamical creation of stable nonlinear structures like discrete bright and dark solitons. Furthermore, for specific initial states, the systems produces highly entangled and long-living states, which are of high relevance for practical applications. The first part of this thesis ends with the study of non-equilibrium bosonic transport across optical one-dimensional lattices. In the second part, we present techniques for bosonic many-body systems which are based on path integrals. We analyze the Bose-Einstein condensation phenomenon by using tools from quantum information theory and field theory. Finally, we introduce a coherent state path integral formalism in the continuum, which allows us the systematic development of approximate methods for the study of bosons in optical lattices. (EN)

born_digital_thesis

Διδακτορική Διατριβή (EL)

Doctoral Dissertation (EN)

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Πέργαμος

Διδακτορική Διατριβή

Αγγλική γλώσσα

2014

https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/uoadl:1309567

uoadl:1309567