近日，理学院物理系计算物理团队在国际著名物理期刊《Phys. Rev. A》上发表了题为“One-dimensional asymmetrically interacting quantum droplets in Bose-Bose mixtures”的学术论文。
物理学硕士生肖惠允和张心然为论文的共同第一作者，刘君立和我校已毕业硕士生（现为郑州大学博士生）杜旭聪分别为论文第三、四作者，陈小龙副教授和张云波教授为共同通讯作者，浙江理工大学为论文第一署名单位。该工作得到了国家自然科学基金、浙江理工大学启动基金等项目的支持。
工作简介：
在弱相互作用的玻色混合物中，平均场吸引与超越平均场的李-黄-杨（LHY）量子涨落之间的竞争，能够在不依赖外势的情况下稳定体系，形成自束缚的量子液滴。尽管已有大量研究关注对称的组分内相互作用下的量子液滴，但实际实验系统中组分内相互作用往往并不相等。为此，研究团队系统探讨了一维玻色混合物中不对称组分内相互作用对量子液滴基态与低能集体激发的影响。
Figure 1约化后的密度峰值在相互作用比和粒子数平面的典型相图。临界粒子数Nc1划分类高斯相和平顶相的边界。
通过数值求解扩展Gross-Pitaevskii方程，并结合变分近似、sum-rule方法及线性化技术，研究团队揭示了相互作用不对称比对液滴密度分布、半径、峰值密度及激发谱的关键调控作用。研究发现，随着相互作用比增大，液滴密度分布从高斯型逐渐过渡到平顶型，这一转变与总原子数增加所引发的相变行为类似。此外，在无外势情况下，液滴半径随原子数先减小后增大，呈非单调行为，而峰值密度则单调增加并趋于饱和。研究还引入三个临界原子数Nc1、Nc2和Nc3，用于刻画不同量子相之间的边界以及量子压力、平均场和LHY能量之间的竞争关系。
Figure 2线性化技术激发谱频率（点）、数值求解 GP （线）得到的频率随相互作用比、总粒子数的变化关系。
在集体激发方面，研究不仅分析了常规的偶极模式和呼吸模式，还深入探讨了较少被关注的自旋偶极模式和自旋呼吸模式。结果表明，偶极模式严格满足Kohn定理，其频率始终等于外势频率；而呼吸模式频率对原子数和相互作用不对称比均表现出显著的非单调依赖，反映了平均场、LHY与量子压之间的复杂竞争。自旋模式则展现出丰富的相对动力学行为，其频率单调依赖于不对称比和原子数，并在较强束缚势下趋近解析理论预测。线性化方法所得激发谱与含时扩展Gross-Pitaevskii方程的数值结果高度吻合。
这些发现不仅深化了对非对称相互作用量子液滴的理解，也为未来在超冷原子实验中探测自旋动力学提供了理论依据。研究成果对于探索超越平均场的量子多体现象、液滴-气体相变以及自旋超流等前沿方向具有重要参考价值。
论文信息：
H. Xiao, X. Zhang, J. Liu, X. Du, X.-L. Chen, Y. Zhang. One-dimensional asymmetrically interacting quantum droplets in Bose-Bose mixtures. Phys. Rev. A 113, 063301 (2026).
DOI: https://doi.org/10.1103/2zbp-j5bg
