論文の概要: Light-Matter Hybridization and Entanglement from the First-Principles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.15022v1
- Date: Fri, 22 Nov 2024 15:52:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-25 15:02:50.155670
- Title: Light-Matter Hybridization and Entanglement from the First-Principles
- Title（参考訳）: 第一原理からの光物質ハイブリダイゼーションと絡み合い
- Authors: Ilia Mazin, Yu Zhang,
- Abstract要約: 我々は、光子場の非調和量子ゆらぎを記述できる変分スキーズ変換を導入する。
この形式主義は、光物質混成の理解のための第一原理の枠組みを提供するために、光物質混成の記述を強化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8065968624597324
- License:
- Abstract: The hybridization between light and matter is fundamental for achieving cavity-induced control over quantum materials, necessitating accurate ab initio methods for their analysis. Among these, the quantum electrodynamics Hartree-Fock framework stands out as an essential mean field approximation for electron-electron and electron-photon interactions, forming the basis for advanced post-Hartree-Fock methods like quantum electrodynamics coupled cluster and auxiliary field quantum Monte Carlo. However, trivial quantum electrodynamics Hartere-Fock (QEDHF) methods assume a product state ans\"atze and thus cannot describe the light-matter Entanglement. Furthermore, our previous work on variational ans\"atze approaches lacked the capability to capture anharmonic or nonlinear fluctuations, limiting their applicability to strongly coupled systems. To overcome these limitations, we propose an extended QEDHF formalism by introducing a variational Squeeze transformation capable of describing anharmonic quantum fluctuations in photon fields. By optimizing the squeezing parameters, our framework provides a more nuanced and accurate characterization of photon field quantum fluctuations, significantly enhancing the predictive power of QEDHF in strong coupling regimes. Moreover, this formalism enhances the description of light-matter Entanglement, providing a first-principles framework for understanding light-matter hybridization and paving the way for deeper insights into cavity-modified quantum phenomena.
- Abstract（参考訳）: 光と物質のハイブリッド化は、量子材料に対するキャビティ誘起制御を達成するために基本であり、その分析には正確なアブイニシアト法を必要とする。
これらのうち、量子電磁力学のHartree-Fockフレームワークは電子-電子相互作用と電子-光子相互作用の必須平均場近似として際立っており、量子電磁力学結合クラスターや補助場量子モンテカルロのような先進的なハートリー-フォック法の基礎を形成している。
しかし、自明な量子力学Hartere-Fock (QEDHF) 法は、積状態 ans\atze を仮定するので、光物質の絡み合いを記述することはできない。
さらに, 前回の研究では, 非調和あるいは非線形なゆらぎを捉える能力に欠けており, 強結合系への適用性が制限されていた。
これらの制限を克服するために、光子場の非調和量子ゆらぎを記述できる変分スキーズ変換を導入することにより、拡張QEDHF形式化を提案する。
このスケズパラメータを最適化することにより、強い結合状態におけるQEDHFの予測力を著しく向上させ、フォトン場の量子ゆらぎのより微妙で正確な特徴づけを提供する。
さらに、この定式化は光マターの絡み合いの記述を強化し、光マターのハイブリダイゼーションを理解し、空洞修正量子現象の深い洞察を得るための第1原理の枠組みを提供する。
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