Acta Physica Sinica
Spin Hall effect of ultracold atoms in a quasi-one-dimensional optical lattice
ZHANG Zeyu, Xiaofan Zhou
Abstract
自旋霍尔效应由自旋轨道耦合诱导并展现出自旋流,是凝聚态物理和自旋电子学的重要基石。本文基于准一维光学晶格超冷原子体系,提出了自旋霍尔效应的量子模拟理论方案。在准一维晶格中引入Rashba自旋轨道耦合和线性梯度势,利用含时密度矩阵重整化群方法,计算体系的非平衡动力学演化特别是自旋输运行为。计算结果表明,线性势驱动原子沿晶格方向发生定向输运,而自旋轨道耦合进一步诱导通道间自旋重新分布,出现横向自旋流和横向极化,展现出自旋霍尔效应的典型特征。文章还研究了自旋轨道耦合强度、线性势强度、晶格尺寸以及相互作用强度对自旋霍尔效应的影响。该工作为推动霍尔效应的量子模拟提供了一条可行的超冷原子实现路径,为利用冷原子系统模拟原子输运行为提供了新的理论范式,进一步深化了对人工量子体系中非平衡自旋动力学的理解。