論文の概要: Cavity QED materials: Comparison and validation of two linear response theories at arbitrary light-matter coupling strengths
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.11971v2
- Date: Wed, 19 Jun 2024 08:54:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-21 11:58:33.102125
- Title: Cavity QED materials: Comparison and validation of two linear response theories at arbitrary light-matter coupling strengths
- Title（参考訳）: キャビティQED材料:任意の光-物質結合強度における2つの線形応答理論の比較と検証
- Authors: Juan Román-Roche, Álvaro Gómez-León, Fernando Luis, David Zueco,
- Abstract要約: 我々は,光物質結合のすべての条件において有効であるキャビティに結合した材料に対する線形応答理論を開発した。
熱グリーン関数を得るための2つの異なるアプローチを比較する。
量子ホール効果と磁気モデルの収集にこの理論の詳細な応用を与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop a linear response theory for materials collectively coupled to a cavity that is valid in all regimes of light-matter coupling, including symmetry-broken phases. We present and compare two different approaches. First, using a coherent path integral formulation for the partition function to obtain thermal Green functions. This approach relies on a saddle point expansion for the action, that can be truncated in the thermodynamic limit. Second, by formulating the equations of motion for the retarded Green functions and solving them. We use a mean-field decoupling of high-order Green functions in order to obtain a closed, solvable system of equations. Both approaches yield identical results in the calculation of response functions for the cavity and material. These are obtained in terms of the bare cavity and material responses. In combination, the two techniques clarify the validity of a mean-field decoupling in correlated light-matter systems and provide complementary means to compute finite-size corrections to the thermodynamic limit. The theory is formulated for a general model that encompasses most of the systems typically considered in the field of cavity QED materials, within a long-wavelength approximation. Finally, we provide a detailed application of the theory to the Quantum Hall effect and to a collection of magnetic models. We validate our predictions against analytical and finite-size exact-diagonalization results.
- Abstract（参考訳）: 共振器と共振器とを結合した材料に対する線形応答理論を開発し, 対称性破壊相を含む光物質結合のすべての状態に有効である。
我々は2つの異なるアプローチを提示し比較する。
まず、分割関数に対するコヒーレントパス積分定式化を用いて熱グリーン関数を得る。
このアプローチは作用のサドル点展開に依存しており、熱力学の極限で切り離すことができる。
第二に、グリーン関数の運動方程式を定式化し、それらを解く。
我々は、閉可解方程式系を得るために、高階グリーン関数の平均場分離を用いる。
どちらの手法もキャビティと材料に対する応答関数の計算において同じ結果をもたらす。
これらは素空洞と物質応答の点で得られる。
この2つの手法は, 相関した光物質系における平均場分離の有効性を明らかにし, 熱力学的限界に対する有限サイズ補正を補完する手段を提供する。
この理論は、長波長近似において、キャビティQED材料分野において一般的に考慮されるほとんどのシステムを含む一般的なモデルのために定式化されている。
最後に、量子ホール効果と磁気モデルの収集にこの理論の詳細な応用を与える。
解析的および有限サイズの正確な対角化結果に対する予測を検証する。
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