論文の概要: Conventional and unconventional Dicke models: Multistabilities and nonequilibrium dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.05686v3
• Date: Wed, 31 Jan 2024 17:51:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-01 20:16:09.191825
• Title: Conventional and unconventional Dicke models: Multistabilities and nonequilibrium dynamics
• Title（参考訳）: 従来型および非慣習型ディッケモデル:多重安定性と非平衡ダイナミクス
• Authors: Farokh Mivehvar
• Abstract要約: 熱力学限界における系の安定性と力学を, 半古典的手法を用いて検討した。 我々は、半古典的な計算結果と一致して、小型の完全量子力学計算を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Dicke model describes the collective behavior of a sub-wavelength--size ensemble of two-level atoms (i.e., spin-1/2) interacting identically with a single quantized radiation field of a cavity. Across a critical coupling strength it exhibits a zero-temperature phase transition from the normal state to the superradiant phase where the field is populated and the collective spin acquires a nonzero $x$-component, which can be imagined as ferromagnetic ordering of the atomic spins along $x$. Here we introduce a variant of this model where two sub-wavelength--size ensembles of spins interact with a single quantized radiation field with different strengths. Subsequently, we restrict ourselves to a special case where the coupling strengths are opposite (which is unitarily equivalent to equal-coupling strengths). Due to the conservation of the total spin in each ensemble individually, the system supports two distinct superradiant states with $x$-ferromagnetic and $x$-ferrimagnetic spin ordering, coexisting with each other in a large parameter regime. The stability and dynamics of the system in the thermodynamic limit are examined using a semiclassical approach, which predicts non-stationary behaviors due to the multistabilities. At the end, we also perform small-scale full quantum-mechanical calculations, with results consistent with the semiclassical ones.
• Abstract（参考訳）: ディックモデルは、キャビティの単一の量子化された放射場と同一に相互作用する2レベル原子(スピン-1/2)のサブ波長サイズアンサンブルの集合的挙動を記述する。 臨界カップリング強度の他に、通常の状態から超放射相へのゼロ温度の相転移を示し、そこで場が占有され、集合スピンが非ゼロの$x$成分を取得し、これは原子スピンの$x$に沿った強磁性秩序として想像できる。 ここでは、スピンの2つのサブ波長サイズのアンサンブルが、異なる強度を持つ単一の量子化された放射場と相互作用する、このモデルの変種を紹介する。 その後、結合強度が逆である特別な場合(等結合強度に一意的に等しい)に自分自身を制限します。 各アンサンブルにおける全スピンの保存のため、この系はx$-強磁性とx$-強磁性のスピン秩序を持つ2つの異なる超ラジアント状態をサポートし、大きなパラメータ構造において互いに共存する。 熱力学限界における系の安定性と力学を半古典的手法を用いて検討し, マルチスタビリティによる非定常挙動を予測する。 最終的には、半古典的な計算と一致して、小型の完全量子力学計算も行います。

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