論文の概要: The nonlinear semiclassical dynamics of the unbalanced, open Dicke model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.04486v1
- Date: Thu, 9 Apr 2020 11:13:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-25 08:41:04.423024
- Title: The nonlinear semiclassical dynamics of the unbalanced, open Dicke model
- Title（参考訳）: 非平衡開ディックモデルの非線形半古典力学
- Authors: Kevin Stitely, Andrus Giraldo, Bernd Krauskopf, and Scott Parkins
- Abstract要約: ディックモデル(Dicke model)は、原子が集合的に光をキャビティモードに放出する状態への量子相転移を示す。
このシステムを半古典的(平均場)限界で研究し、量子ゆらぎの役割を無視する。
集合スピンのフリップは、カオス力学の突然の出現をもたらす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In recent years there have been significant advances in the study of
many-body interactions between atoms and light confined to optical cavities.
One model which has received widespread attention of late is the Dicke model,
which under certain conditions exhibits a quantum phase transition to a state
in which the atoms collectively emit light into the cavity mode, known as
superradiance. We consider a generalization of this model that features
independently controllable strengths of the co- and counter-rotating terms of
the interaction Hamiltonian. We study this system in the semiclassical (mean
field) limit, i.e., neglecting the role of quantum fluctuations. Under this
approximation, the model is described by a set of nonlinear differential
equations, which determine the system's semiclassical evolution. By taking a
dynamical systems approach, we perform a comprehensive analysis of these
equations to reveal an abundance of novel and complex dynamics. Examples of the
novel phenomena that we observe are the emergence of superradiant oscillations
arising due to Hopf bifurcations, and the appearance of a pair of chaotic
attractors arising from period-doubling cascades, followed by their collision
to form a single, larger chaotic attractor via a sequence of infinitely many
homoclinic bifurcations. Moreover, we find that a flip of the collective spin
can result in the sudden emergence of chaotic dynamics. Overall, we provide a
comprehensive roadmap of the possible dynamics that arise in the unbalanced,
open Dicke model in the form of a phase diagram in the plane of the two
interaction strengths. Hence, we lay out the foundations to make further
advances in the study of the fingerprint of semiclassical chaos when
considering the master equation of the unbalanced Dicke model, that is, the
possibility of studying a manifestation of quantum chaos in a specific,
experimentally realizable system.
- Abstract（参考訳）: 近年では、光学キャビティに制限された原子と光の間の多体相互作用の研究が著しい進歩を遂げている。
ディックモデル(Dicke model)は、特定の条件下で原子が集合的にキャビティモードに光を放出する状態への量子相転移を示すモデルである。
相互作用ハミルトニアンの共回転項と反回転項の独立に制御可能な強みを特徴とするこのモデルの一般化を考える。
我々はこのシステムを半古典的(平均場)限界、すなわち量子ゆらぎの役割を無視して研究する。
この近似の下では、このモデルはシステムの半古典的進化を決定する非線形微分方程式の組によって記述される。
力学系アプローチをとることで、これらの方程式の包括的解析を行い、新しい複雑な力学の豊富さを明らかにする。
私たちが観察する新しい現象の例としては、ホップ分岐によって生じる超ラジアント振動の出現と、周期2倍のカスケードから生じる1対のカオスアトラクターの出現、そしてそれらの衝突によって無限に多くのホモクリニックな分岐の列を介して単一の大きなカオスアトラクターを形成することが挙げられる。
さらに, 集団スピンの反転がカオス力学の突然の出現に繋がる可能性が示唆された。
全体として、2つの相互作用強度の平面における位相図の形で、アンバランスでオープンなディックモデルで起こりうるダイナミクスの包括的なロードマップを提供する。
したがって,非平衡ディッケモデルのマスター方程式,すなわち,特定の実験的に実現可能な系における量子カオスの顕在化を研究する可能性を考える際に,半古典的カオスの指紋の研究をさらに進めるための基礎を整理する。
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