論文の概要: Quantum Phase Transitions in Optomechanical Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.15278v2
• Date: Fri, 2 Feb 2024 03:33:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-05 19:51:14.070423
• Title: Quantum Phase Transitions in Optomechanical Systems
• Title（参考訳）: 光機械系の量子相転移
• Authors: Bo Wang, Franco Nori, Ze-Liang Xiang
• Abstract要約: キャビティとメカニカルモードを組み合わせたオプトメカニカルシステムの基底状態特性について検討した。 原子をキャビティモードに結合することにより、ハイブリッドシステムは量子相転移(QPT)をハイブリッド臨界点で行うことができる。 これらの結果は、この光学系が新しい臨界現象を探索する他の相転移モデルを補完していることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.451326684641447
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this letter, we investigate the ground state properties of an optomechanical system consisting of a coupled cavity and mechanical modes. An exact solution is given when the ratio $\eta$ between the cavity and mechanical frequencies tends to infinity. This solution reveals a coherent photon occupation in the ground state by breaking continuous or discrete symmetries, exhibiting an equilibrium quantum phase transition (QPT). In the $U(1)$-broken phase, an unstable Goldstone mode can be excited. In the model featuring $Z_2$ symmetry, we discover the mutually (in the finite $\eta$) or unidirectionally (in $\eta \rightarrow \infty$) dependent relation between the squeezed vacuum of the cavity and mechanical modes. In particular, when the cavity is driven by a squeezed field along the required squeezing parameter, it enables modifying the region of $Z_2$-broken phase and significantly reducing the coupling strength to reach QPTs. Furthermore, by coupling atoms to the cavity mode, the hybrid system can undergo a QPT at a hybrid critical point, which is cooperatively determined by the optomechanical and light-atom systems. These results suggest that this optomechanical system complements other phase transition models for exploring novel critical phenomena.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,共振器とメカニカルモードを組み合わせた光学系の基底状態特性について検討する。 正確な解は、キャビティと機械的周波数の比$\eta$が無限大となるときに与えられる。 この解は、連続的または離散的対称性を破って基底状態におけるコヒーレント光子占有を示し、平衡量子相転移(qpt)を示す。 u(1)=ブロークフェーズでは、不安定なゴールドストーンモードが励起される。 Z_2$対称性を持つモデルでは、空洞の圧縮真空と機械的モードの間の相互(有限$\eta$)または一方向($\eta \rightarrow \infty$)依存関係を発見する。 特にキャビティが要求されるスクイーズパラメータに沿って圧縮されたフィールドによって駆動されると、$Z_2$-breakken 位相の領域を変更でき、結合強度を著しく低減して QPT に到達することができる。 さらに、原子をキャビティモードに結合することにより、ハイブリッドシステムは、光学力学および光原子系によって協調的に決定されるハイブリッド臨界点においてqptを行うことができる。 これらの結果は、この光学系が新しい臨界現象を探索する他の相転移モデルを補完していることを示唆している。

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