論文の概要: Characterizing Superradiant Phase of the Quantum Rabi Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.13285v1
• Date: Wed, 27 Jul 2022 04:20:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 07:56:52.262968
• Title: Characterizing Superradiant Phase of the Quantum Rabi Model
• Title（参考訳）: 量子ラビ模型の超ラジアント位相の特徴付け
• Authors: Yun-Tong Yang and Hong-Gang Luo
• Abstract要約: 最近、量子ラビモデル(QRM)で理論的に最初に予測された超ラジカル相転移が実験的に検証されている。 これはさらに、相転移の過程と超ラジカル相の性質の研究への関心を刺激する。
• 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: Recently, a superradiant phase transition first predicted theoretically in the quantum Rabi model (QRM) has been verified experimentally. This further stimulates the interest in the study of the process of phase transition and the nature of the superradiant phase since the fundamental role of the QRM in describing the interaction of light and matter, and more importantly, the QRM contains rich physics deserving further exploration despite its simplicity. Here we propose a scheme consisting of two successive diagonalization to accurately obtain the ground-state and excited states wavefunctions of the QRM in full parameter regime ranging from weak to deep-strong couplings. Thus one is able to see how the phase transition happens and how the photons populate in Fock space of the superradiant phase. We characterize the photon populations by borrowing the distribution concept in random matrix theory and find that the photon population follows a Poissonian-like distribution once the phase transition happens and further exhibits the statistics of Gaussian unitary ensemble as increasing coupling strength. More interestingly, the photons in the excited states behave even like the statistics of Gaussian orthogonal ensemble. Our results not only deepen understanding on the superradiant phase transition but also provide an insight on the nature of the superradiant phase of the QRM and related models.
• Abstract（参考訳）: 近年,量子ラビモデル(qrm)で理論上初めて予測された超ラジアント相転移が実験的に検証されている。 このことは、QRMの光と物質の相互作用を記述する基本的な役割から、相転移の過程と超ラジカル相の性質の研究への関心をさらに刺激し、さらに重要なことに、QRMは単純さにもかかわらずさらなる探査を継続するリッチな物理学を含んでいる。 本稿では,qrmの基底状態と励起状態の波動関数を,弱結合から深結合までのフルパラメータで精度良く得るための2次対角化スキームを提案する。 したがって、相転移がどのように発生し、光子が超ラジアント相のフォック空間にどのように蓄積するかを見ることができる。 我々は、ランダム行列理論で分布の概念を借りて光子集団を特徴づけ、位相遷移が生じたときに光子集団がポアソニアン様分布に従うことを発見し、さらに結合強度の増加としてガウスユニタリアンアンサンブルの統計を示す。 さらに興味深いことに、励起状態の光子はガウス直交アンサンブルの統計のように振る舞う。 我々の結果は超ラジカル相転移の理解を深めるだけでなく、QRMの超放射相の性質と関連するモデルに関する洞察を与える。

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