論文の概要: Understanding the quantum Rabi ring using analogies to quantum magnetism
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.07763v1
- Date: Fri, 15 Jul 2022 21:37:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-04 22:43:01.448399
- Title: Understanding the quantum Rabi ring using analogies to quantum magnetism
- Title（参考訳）: 量子磁性の類似を用いた量子ラビ環の理解
- Authors: Diego Fallas Padilla, Han Pu, Guo-Jing Cheng, Yu-Yu Zhang
- Abstract要約: 量子ラビ環をXY交換とDzyaloshinskii Moriya(DM)相互作用を含む有効磁気モデルにマッピングする。
両方の系の平均場挙動はほぼ同一であり、量子光学モデルにおける異なる位相の記述を容易にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.4718408862327985
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We map a quantum Rabi ring, consisting of $N$ cavities arranged in a ring
geometry, into an effective magnetic model containing the XY exchange and the
Dzyaloshinskii Moriya (DM) interactions. The analogue of the latter is induced
by an artificial magnetic field, which modulates photon hopping between
nearest-neighbor cavities with a phase. The mean-field behavior of both systems
is almost identical, facilitating the description of the different phases in
the quantum optical model through simple arguments of competing magnetic
interactions. For the square geometry ($N=4$) the rich phase diagram exhibits
three superradiant phases denoted as ferro-superradiant, antiferro-superradiant
and chiral superradiant. In particular, the DM interaction is responsible for
the chiral phase in which the energetically degenerate configurations of the
order parameters are similar to the in-plane magnetizations of skyrmions with
different helicities. The antiferro-superradiant phase is suppressed in the
triangle geometry ($N=3$) as geometric frustration contributes to stabilize the
chiral phase even for small values of the DM interaction. The chiral phases for
odd and even $N$ show a different scaling behavior close to the phase
transition. The equivalent behavior on both systems opens the possibility of
simulating chiral magnetism in a few-body quantum optical platform, as well as
understanding one system using the insights gained from the other.
- Abstract（参考訳）: リング幾何学で配置された$N$の空洞からなる量子ラビ環を、XY交換とDzyaloshinskii Moriya(DM)相互作用を含む有効磁気モデルにマッピングする。
後者のアナログは、近傍の空洞間の光子ホッピングを位相で変調する人工磁場によって誘導される。
両系の平均場挙動はほぼ同一であり、競合する磁気相互作用の単純な議論を通じて量子光学モデルの異なる位相を記述するのに役立つ。
四角形図形 (n=4$) に対して、リッチ位相図は、フェロ超ラジアント、アンチフェロ超ラジアント、キラル超ラジアントと表される3つの超ラジアント相を示す。
特にdm相互作用は、秩序パラメータのエネルギー的に縮退した配置が異なるヘリシティを持つスキャミオンの面内磁化に類似しているキラル相に責任がある。
反強磁性相は、dm相互作用の小さな値であってもキラル相の安定化に寄与する幾何学的フラストレーションが寄与するため、三角形幾何(n=3$)において抑制される。
奇数や$N$のカイラル相は、相転移に近い異なるスケーリング挙動を示す。
両系の等価な挙動は、数体の量子光学プラットフォームでカイラル磁性をシミュレートする可能性を開き、一方から得られた洞察を用いて他方のシステムを理解できるようにする。
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