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Inverse engineering for fast transport and spin control of spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates in moving harmonic traps

机译：用于快速运输和旋转控制的逆向工程   自旋谐波陷阱中的自旋轨道耦合玻色 - 爱因斯坦凝聚体

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摘要

We investigate fast transport and spin manipulation of tunablespin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates in a moving harmonic trap.Motivated by the concept of "shortcuts to adiabaticity", we design inverselythe time-dependent trap position and spin-orbit coupling strength. By choosingappropriate boundary conditions we obtain fast transport and spin flipsimultaneously. The non-adiabatic transport and relevant spin dynamics areillustrated with numerical examples, and compared with the adiabatic transportwith constant spin-orbit-coupling strength and velocity. Moreover, theinfluence of nonlinearity induced by interatomic interaction is discussed interms of the Gross-Pitaevskii approach, showing the robustness of the proposedprotocols. With the state-of-the-art experiments, such inverse engineeringtechnique paves the way for coherent control of spin-orbit-coupledBose-Einstein condensates in harmonic traps.
机译：我们研究了可移动自旋陷阱中可调自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚物的快速输运和自旋操纵。受“绝热捷径”概念的启发，我们逆向设计了随时间变化的陷阱位置和自旋轨道耦合强度。通过选择适当的边界条件，我们可以获得快速的运输并同时自转翻转。通过数值算例说明了非绝热输运及其相关的自旋动力学，并与具有恒定自旋轨道耦合强度和速度的绝热输运进行了比较。此外，在Gross-Pitaevskii方法的术语中讨论了原子间相互作用引起的非线性的影响，表明了所提出协议的鲁棒性。通过最新的实验，这种逆向工程技术为谐波陷阱中自旋轨道耦合dBose-Einstein凝聚物的相干控制铺平了道路。

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