論文の概要: Fermi polaron in atom-ion hybrid systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.05324v1
• Date: Wed, 10 Jan 2024 18:45:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-11 13:57:51.230439
• Title: Fermi polaron in atom-ion hybrid systems
• Title（参考訳）: 原子-イオンハイブリッド系におけるフェルミポーラロン
• Authors: Renato Pessoa, S. A Vitiello and L. A Pe\~na Ardila
• Abstract要約: 偏光フェルミ浴と相互作用する荷電不純物からなるイオン性フェルミポーラロンについて検討した。 強い結合に対するスムーズなポラロン-分子遷移は、中性の場合とは対照的に、遷移が有限温度と有限不純物密度でのみ滑らかになる。 この研究は、原子状半導体中のフェルミ励起子ポラロンのような代替固体系に対する貴重な洞察を与えるかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Charged quasiparticles dressed by the low excitations of an electron gas, constitute one of the fundamental pillars for understanding quantum many-body effects in some materials. Quantum simulation of quasiparticles arising from atom-ion hybrid systems may shed light on solid-state uncharted regimes. Here we investigate the ionic Fermi polaron consisting of a charged impurity interacting with a polarized Fermi bath. Employing state-of-the-art quantum Monte Carlo techniques tailored for strongly correlated systems, we characterize the charged quasiparticle by computing the energy spectrum, quasiparticle residue, and effective mass, as well as the structural properties of the system. Our findings in the weak coupling regime agree with field-theory predictions within the ladder approximation. However, stark deviations emerge in the strongly interacting regime attributed to the vastly large density inhomogeneity around the ion, resulting in strong correlations for distances on the order of the atom-ion potential range. Moreover, we find a smooth polaron-molecule transition for strong coupling, in contrast with the neutral case, where the transition smoothens only for finite temperature and finite impurity density. This study may provide valuable insights into alternative solid-state systems such as Fermi excitons polarons in atomically thin semiconductors beyond the short-range limit.
• Abstract（参考訳）: 電子ガスの低励起による荷電準粒子は、いくつかの物質の量子多体効果を理解する基本的な柱の一つである。 原子-イオンハイブリッド系から生じる準粒子の量子シミュレーションは、固体非チャーテッドレジームに光を当てる可能性がある。 本研究では, 荷電不純物と偏光フェルミ浴との相互作用からなるイオン性フェルミポーラロンについて検討する。 強相関系に適した最先端の量子モンテカルロ法を用いて、エネルギースペクトル、準粒子残基、有効質量、および系の構造特性を計算することによって荷電準粒子を特徴づける。 弱結合系における知見はラダー近似における場理論予測と一致する。 しかし、恒星の偏差は、イオンの周囲の非常に大きな密度の不均一性に起因する強い相互作用状態に現れ、原子-イオンポテンシャル範囲の順序による距離の強い相関が生じる。 さらに, 有限温度および有限不純物密度でのみ遷移が円滑となる中性の場合と対照的に, 強い結合に対するスムーズなポラロン-分子遷移を求める。 この研究は、短距離限界を超える原子的に薄い半導体におけるフェルミ・エキシトン・ポーラロンのような代替固体系についての貴重な洞察を与えるかもしれない。

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