論文の概要: Entanglement Signature of the Superradiant Quantum Phase Transition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.19373v1
- Date: Tue, 30 Apr 2024 09:05:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-01 14:54:33.932762
- Title: Entanglement Signature of the Superradiant Quantum Phase Transition
- Title（参考訳）: 超ラジカル量子相転移の絡み合い信号
- Authors: Arthur Vesperini, Matteo Cini, Roberto Franzosi,
- Abstract要約: 原子間の絡み合いと量子相関は通常、超ラジカル相転移の鍵となる要素とはみなされない。
2レベル原子の可解系であるTavis-Cummingsモデルと1モードの量子化電磁場について考察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entanglement and quantum correlations between atoms are not usually considered key ingredients of the superradiant phase transition. Here we consider the Tavis-Cummings model, a solvable system of two-levels atoms, coupled with a single-mode quantized electromagnetic field. This system undergoes a superradiant phase transition, even in a finite-size framework, accompanied by a spontaneous symmetry breaking, and an infinite sequence of energy level crossings. We find approximated expressions for the ground state, its energy, and the position of the level crossings, valid in the limit of a very large number of photons with respect to that of the atoms. In that same limit, we find that the number of photons scales quadratically with the coupling strength, and linearly with the system size, providing a new insight into the superradiance phenomenon. Resorting to novel multipartite measures, we then demonstrate that this quantum phase transition is accompanied by a crossover in the quantum correlations and entanglement between the atoms (qubits). The latters therefore represent suited order parameters for this transition. Finally, we show that these properties of the quantum phase transition persist in the thermodynamic limit.
- Abstract（参考訳）: 原子間の絡み合いと量子相関は通常、超ラジカル相転移の鍵となる要素とはみなされない。
ここでは、2レベル原子の可解系であるTavis-Cummingsモデルと1モードの量子化電磁場について考察する。
この系は、有限サイズのフレームワークであっても、自発対称性の破れと無限のエネルギー準位交差を伴う超ラジカル相転移を行う。
基底状態、そのエネルギー、および準位交差の位置に関する近似式は、原子について非常に多くの光子の極限で有効である。
同じ限界において、光子の数は結合強度と2次にスケールし、系の大きさと線形にスケールし、超放射現象の新たな洞察を与える。
この量子相転移は、新しいマルチパーティイト測度に比例して、量子相関と原子間の絡み合い(量子ビット)の交叉を伴うことが示される。
したがって後者は、この遷移にふさわしい順序パラメータを表す。
最後に、量子相転移のこれらの性質が熱力学的極限に持続していることを示す。
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