In this work we define, analyze, and compare different numerical schemes that can be used to study the ground state properties of Bose-Fermi systems, such as mixtures of different atomic species under external forces or self-bound quantum droplets. The bosonic atoms are assumed to be condensed and are described by the generalized Gross-Pitaevskii equation. The fermionic atoms, on the other hand, are treated individually, and each atom is associated with a wave function whose evolution follows the Hartree-Fock equation. We solve such a formulated set of equations using a variety of methods, including those based on adiabatic switching of interactions and the imaginary time propagation technique combined with the Gram-Schmidt orthonormalization or the diagonalization of the Hamiltonian matrix. We show how different algorithms compete at the numerical level by studying the mixture in the range of parameters covering the formation of self-bound quantum Bose-Fermi droplets.


翻译:本文定义、分析并比较了可用于研究玻色-费米系统基态性质的不同数值方案,例如在外力作用下的不同原子种类混合物或自束缚量子液滴。我们假设玻色原子处于凝聚态,并通过广义Gross-Pitaevskii方程进行描述。另一方面,费米原子被单独处理,每个原子与一个波函数相关联,其演化遵循Hartree-Fock方程。我们使用多种方法求解此类方程组,包括基于相互作用绝热切换的方法,以及结合了Gram-Schmidt正交化或哈密顿矩阵对角化的虚时传播技术。通过研究在形成自束缚量子玻色-费米液滴的参数范围内的混合物,我们展示了不同算法在数值层面上的竞争表现。

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