論文の概要: Quantum Phase Transitions in a Generalized Dicke Model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.18978v1
- Date: Sun, 29 Oct 2023 11:00:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-31 15:00:35.771576
- Title: Quantum Phase Transitions in a Generalized Dicke Model
- Title（参考訳）: 一般化ディッケ模型における量子相転移
- Authors: Wen Liu, Liwei Duan
- Abstract要約: 2つの相互作用するスピンアンサンブルと1モードのボソニック場を導入することで、一般化されたディックモデルについて検討する。
強磁性スピンスピン相互作用はスーパーラジアント相を観察するために必要となるスピン-ボソン結合強度を著しく減少させる。
平均場寄与を超える高次量子効果を調べるために、ホルシュタイン・プリマコフ変換を利用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.723809629055624
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate a generalized Dicke model by introducing two interacting spin
ensembles coupled with a single-mode bosonic field. Apart from the normal to
superradiant phase transition induced by the strong spin-boson coupling,
interactions between the two spin ensembles enrich the phase diagram by
introducing ferromagnetic, antiferromagnetic and paramagnetic phases. The
mean-field approach reveals a phase diagram comprising three phases:
paramagnetic-normal phase, ferromagnetic-superradiant phase, and
antiferromagnetic-normal phase. Ferromagnetic spin-spin interaction can
significantly reduce the required spin-boson coupling strength to observe the
superradiant phase, where the macroscopic excitation of the bosonic field
occurs. Conversely, antiferromagnetic spin-spin interaction can strongly
suppress the superradiant phase. To examine higher-order quantum effects beyond
the mean-field contribution, we utilize the Holstein-Primakoff transformation,
which converts the generalized Dicke model into three coupled harmonic
oscillators in the thermodynamic limit. Near the critical point, we observe the
close of the energy gap between the ground and the first excited states, the
divergence of entanglement entropy and quantum fluctuation in certain
quadrature. These observations further confirm the quantum phase transition and
offer additional insights into critical behaviors.
- Abstract（参考訳）: 単一モードボソニック場と相互作用する2つのスピンアンサンブルを導入することで一般化ディッケモデルを検討する。
強スピン-ボソン結合によって引き起こされる通常-超放射相転移とは別に、2つのスピンアンサンブル間の相互作用は強磁性、反強磁性、常磁性相を導入して位相図を増幅する。
平均場アプローチでは、常磁性-常磁性相、強磁性-超放射相、反強磁性-常磁性相の3相からなる相図が示される。
強磁性スピン-スピン相互作用は、ボソニック場のマクロ励起が起こる超ラジアント相を観察するために必要なスピン-ボーソンカップリング強度を著しく低減することができる。
逆に反強磁性スピン-スピン相互作用は超ラジアント相を強く抑制することができる。
平均場寄与を超える高次量子効果を調べるために、一般化ディッケモデルを熱力学的極限における3つの結合調和振動子に変換するホルスタイン-プリマコフ変換を用いる。
臨界点付近では、地面と第一励起状態の間のエネルギーギャップの閉ざし、絡み合いエントロピーの発散と、ある二次における量子揺らぎを観測する。
これらの観測は量子相転移をさらに確認し、臨界挙動に関するさらなる洞察を与える。
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