論文の概要: Quantum Simulation of an Extended Dicke Model with a Magnetic Solid
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.06028v1
- Date: Sun, 12 Feb 2023 23:55:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-14 17:00:30.926608
- Title: Quantum Simulation of an Extended Dicke Model with a Magnetic Solid
- Title（参考訳）: 磁気固体を用いた拡張ディックモデルの量子シミュレーション
- Authors: Nicolas Marquez Peraca, Xinwei Li, Jaime M. Moya, Kenji Hayashida,
Xiaoxuan Ma, Kelly J. Neubauer, Diego Fallas Padilla, Chien-Lung Huang,
Pengcheng Dai, Andriy H. Nevidomskyy, Han Pu, Emilia Morosan, Shixun Cao,
Motoaki Bamba, and Junichiro Kono
- Abstract要約: 超放射能および通常の位相に加えて、原子順に新規な相が存在することを示す。
これらの結果は、多体凝縮物質系を用いた多原子量子光学モデルの研究の基礎となった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9196639412439787
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Dicke model describes the cooperative interaction of an ensemble of
two-level atoms with a single-mode photonic field and exhibits a quantum phase
transition as a function of light--matter coupling strength. Extending this
model by incorporating short-range atom--atom interactions makes the problem
intractable but is expected to produce new phases. Here, we simulate such an
extended Dicke model using a crystal of ErFeO$_3$, where the role of atoms
(photons) is played by Er$^{3+}$ spins (Fe$^{3+}$ magnons). Through
magnetocaloric effect and terahertz magnetospectroscopy measurements, we
demonstrated the existence of a novel atomically ordered phase in addition to
the superradiant and normal phases that are expected from the standard Dicke
model. Further, we elucidated the nature of the phase boundaries in the
temperature--magnetic-field phase diagram, identifying both first-order and
second-order phase transitions. These results lay the foundation for studying
multiatomic quantum optics models using well-characterized many-body condensed
matter systems.
- Abstract（参考訳）: ディックモデルは、2層原子のアンサンブルと1モードのフォトニック場との協調相互作用を記述し、光-物質結合強度の関数として量子相転移を示す。
Extending this model by incorporating short-range atom--atom interactions makes the problem intractable but is expected to produce new phases. Here, we simulate such an extended Dicke model using a crystal of ErFeO$_3$, where the role of atoms (photons) is played by Er$^{3+}$ spins (Fe$^{3+}$ magnons). Through magnetocaloric effect and terahertz magnetospectroscopy measurements, we demonstrated the existence of a novel atomically ordered phase in addition to the superradiant and normal phases that are expected from the standard Dicke model. Further, we elucidated the nature of the phase boundaries in the temperature--magnetic-field phase diagram, identifying both first-order and second-order phase transitions.
これらの結果は、多体凝縮物質系を用いた多原子量子光学モデルの研究の基礎となった。
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