論文の概要: Effective Field Theories and Finite-temperature Properties of Zero-dimensional Superradiant Quantum Phase Transitions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06738v2
- Date: Mon, 25 Mar 2024 08:36:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-27 03:17:47.873968
- Title: Effective Field Theories and Finite-temperature Properties of Zero-dimensional Superradiant Quantum Phase Transitions
- Title（参考訳）: ゼロ次元超ラジカル量子相転移の有効場理論と有限温度特性
- Authors: Zi-Yong Ge, Heng Fan, Franco Nori,
- Abstract要約: 我々は,光物質相互作用系の実効場理論と有限温度特性を示す。
我々はまず、超ラジカル量子相転移をホストする最小モデルであるRabiモデルに焦点を当てる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.24959391399729
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The existence of zero-dimensional superradiant quantum phase transitions seems inconsistent with conventional statistical physics. This work clarifies this apparent inconsistency. We demonstrate the corresponding effective field theories and finite-temperature properties of light-matter interacting systems, and show how this zero-dimensional quantum phase transition occurs. We first focus on the Rabi model, which is a minimum model that hosts a superradiant quantum phase transition. With the path integral method, we derive the imaginary-time action of the photon degrees of freedom. We also define a dynamical critical exponent as the rescaling between the temperature and the photon frequency, and perform dimensional analysis to the effective action. The dynamical critical exponent shows that the effective theory of the Rabi model is a free scalar field, where a true second-order quantum phase transition emerges. These results are also verified by numerical simulations of imaginary-time correlation functions of the order parameter. Furthermore, we also generalize this method to the Dicke model. Our results make the zero-dimensional superradiant quantum phase transition compatible with conventional statistical physics, and pave the way to understand it in the perspective of effective field theories.
- Abstract（参考訳）: ゼロ次元超放射型量子相転移の存在は、従来の統計物理学と矛盾しているように見える。
この研究は、この明らかな矛盾を明らかにしている。
我々は、光-物質相互作用系の対応する有効場の理論と有限温度特性を実証し、この零次元量子相転移がどのように起こるかを示す。
我々はまず、超ラジカル量子相転移をホストする最小モデルであるRabiモデルに焦点を当てる。
経路積分法により、光子自由度の想像的時間的作用を導出する。
また, 動的臨界指数を温度と光子周波数のリスケーリングとして定義し, 有効作用の次元解析を行う。
動的臨界指数は、ラビモデルの有効理論が自由スカラー場であり、真の二階量子相転移が現れることを示している。
これらの結果は,次数パラメータの仮想時間相関関数の数値シミュレーションにより検証される。
さらに、この手法をディックモデルに一般化する。
この結果から, ゼロ次元超ラジアント量子相転移を従来の統計物理学と整合させ, 有効場理論の観点から理解する道を開いた。
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