We investigate the nonlinearity-assisted quantum tunnelling and formation of nonlinear collective excitations in a matter-wave interferometer, which is realized by the adiabatic transformation of a double-well potential into a single-well harmonic trap. In contrast to the linear quantum tunnelling induced by the crossing ( or avoided crossing) of neighbouring energy levels, the quantum tunnelling between different nonlinear eigenstates is assisted by the nonlinear mean-field interaction. When the barrier between the wells decreases, the mean-field interaction aids quantum tunnelling between the ground and excited nonlinear eigenstates. The resulting non-adiabatic evolution depends on the input states. The tunnelling process leads to the generation of dark solitons, and the number of the generated dark solitons is highly sensitive to the matter-wave nonlinearity. The results of the numerical simulations of the matter-wave dynamics are successfully interpreted with a coupled-mode theory for multiple nonlinear eigenstates.
机构:
Vienna Univ Technol, Atominst, A-1020 Vienna, Austria
Inst Max Von Laue Paul Langevin, F-38042 Grenoble 9, FranceVienna Univ Technol, Atominst, A-1020 Vienna, Austria
机构:
Universität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, AustriaUniversität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Austria
Brezger, Björn
Hackermüller, Lucia
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机构:
Universität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, AustriaUniversität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Austria
Hackermüller, Lucia
Uttenthaler, Stefan
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机构:
Universität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, AustriaUniversität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Austria
Uttenthaler, Stefan
Petschinka, Julia
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机构:
Universität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, AustriaUniversität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Austria
Petschinka, Julia
Arndt, Markus
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机构:
Universität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, AustriaUniversität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Austria
Arndt, Markus
Zeilinger, Anton
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机构:
Universität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, AustriaUniversität Wien, Institut für Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Austria
机构:
MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Hammond, Troy D.
Chapman, Michael S.
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机构:
MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Chapman, Michael S.
Lenef, Alan
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机构:
MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Lenef, Alan
Schmiedmayer, Joerg
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MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USA
Innsbruck Univ, Inst Expt Phys, A-6020 Innsbruck, AustriaMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Schmiedmayer, Joerg
Smith, Edward T.
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机构:
MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Smith, Edward T.
Rubenstein, Richard A.
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机构:
MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Rubenstein, Richard A.
Kokorowski, David A.
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MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
Kokorowski, David A.
Pritchard, David E.
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机构:
MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
MIT, Elect Res Lab, Cambridge, MA 02139 USAMIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA