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- TitleQuantum dynamics in parametrically driven one-dimensional optical lattices / Usman Ali ; Erstgutachter: Prof. Dr. Torsten Meier, Zweitgutachter: Prof. Dr. Martin Holthaus
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- Description1 Online-Ressource (xii, 99 Seiten) Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2025
- AnnotationTag der Verteidigung: 30.04.2025
- Defended on2025-04-30
- LanguageGerman
- Document TypesDissertation (PhD)
- Keywords (GND)
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Zusammenfassung
Das Zusammenspiel zwischen Bloch-Oszillationen und zeitperiodischer Modulation in räumlich inhomogenen optischen Gittern führt zu einer Vielzahl faszinierender dynamischer Phänomene. Durch theoretische Modellierung und numerische Simulationen zeigen wir zunächst, durch ein globales parabolisches Potential zusätzlich zu einem optischen Gitter eine räumliche Inhomogenität induziert, die traditionelle Bloch-Oszillationen verändert und neue Quanteneffekte wie Kollaps und Revival sowie dynamisches Tunneln von Wellenpaketen hervorruft. Zweitens offenbart diese Studie durch den Einsatz einer zeitperiodischen Modulation der parabolischen Falle weitere Modifikationen der Bloch-Oszillationen im inhomogenen System und eine Vielzahl unterschiedlicher dynamischer Effekte, die als Folge der Modulation auftreten. Die Floquet-Theorie bietet einen geeigneten Zugang, um diese Einteilchen-Bloch-Dynamik in getriebenen Gittern zu verstehen und vorherzusagen und ermöglicht tiefgehende Einblicke in die Kontrolle und die Manipulation von Quantenzuständen in maßgeschneiderten Potentiallandschaften.
Abstract
The interplay between Bloch oscillations and time-periodic modulation in spatially-inhomogeneous optical lattices leads to a rich variety of fascinating dynamical phenomena. Through theoretical modeling and numerical simulations, we first demonstrate that the spatial inhomogeneity induced by a global parabolic trap over an optical lattice modifies traditional Bloch oscillations, introducing new quantum effects such as collapse and revival and dynamical tunneling of wave packets. Secondly, by employing a time-periodic modulation of the parabolic trap, this study reveals further modifications of Bloch oscillations in the inhomogeneous system and a rich variety of contrasting dynamical behaviors that emerge as a consequence of the modulation. Floquet theory provides a powerful framework for understanding and predicting these single-particle Bloch dynamics in driven lattices, offering deep insights into the control and manipulation of quantum states in spatially and temporally engineered potential landscapes.
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