論文の概要: Melting of devil's staircases in the long-range Dicke-Ising model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.02734v2
- Date: Fri, 07 Mar 2025 16:14:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-10 12:25:39.503495
- Title: Melting of devil's staircases in the long-range Dicke-Ising model
- Title（参考訳）: 長距離Dicke-Isingモデルにおける悪魔階段の融解
- Authors: Jan Alexander Koziol, Anja Langheld, Kai Phillip Schmidt,
- Abstract要約: 反強磁性長距離イジングモデルに対する量子位相図を示す。
我々は、非超ラディアン位相の効率的なディックモデルへの正確なマッピングを利用する。
量子ゆらぎを定量的に扱うために、一般化されたワームホール量子モンテカルロアルゴリズムを用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14122853628458454
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- Abstract: We present quantum phase diagrams for the antiferromagnetic long-range Ising model with a linear coupling to a single bosonic mode on the square and triangular lattice. For zero coupling, the ground-state magnetization forms a devil's staircase structure of magnetization plateaux as a function of a longitudinal field. Apart from a paramagnetic superradiant phase with a finite photon density at strong light-matter couplings, the long-range interactions lead to a plethora of intermediate phases that break the translational symmetry and have a finite photon density at the same time. We apply an adaption of the unit-cell-based mean-field calculations, which captures all possible magnetic unit cells up to a chosen extent. Further, we exploit an exact mapping of the non-superradiant phases to an effective Dicke model to calculate upper bounds for phase transitions towards superradiant phases. Finally, to treat quantum fluctuations in a quantitative fashion, we employ a generalized wormhole quantum Monte Carlo algorithm. We discuss how these three methods are used in a cooperative fashion. In the calculated phase diagrams we see several features arising from the long-range interactions: The devil's staircases of distinct magnetically ordered normal phases and non-trivial magnetically ordered superradiant phases beyond the findings for nearest-neighbor interactions. Examples are a superradiant phase with a three-sublattice magnetic order on the square lattice and the superradiant Wigner crystal with four sites per unit cell on the triangular lattice. We find the transition between normal and superradiant phases with the same (different) magnetic order to be of second order with Dicke universality (first order). Further, between superradiant phases we find first-order phase transitions, besides specially highlighted regimes for which we find indications for second-order behavior.
- Abstract（参考訳）: 正方格子および三角形格子上の1つのボゾンモードに線形結合した反強磁性長距離イジングモデルに対する量子位相図を示す。
ゼロ結合の場合、基底状態の磁化は長手場の関数として磁化プレートの悪魔の階段構造を形成する。
強い光-物質結合における有限光子密度を持つ常磁性超放射子相とは別に、長距離相互作用は、翻訳対称性を破り、同時に有限光子密度を持つ中間相の多重化につながる。
単位セルをベースとした平均場計算の適応を適用し、可能な全ての磁化単位セルを選択範囲まで捕捉する。
さらに,非超ラディアン相を有効ディックモデルに正確にマッピングして,超ラディアン相への位相遷移の上限を計算する。
最後に、量子ゆらぎを定量的に扱うために、一般化されたワームホール量子モンテカルロアルゴリズムを用いる。
これら3つの手法が協調的にどのように使用されるかについて議論する。
計算された位相図では、長距離相互作用から生じるいくつかの特徴が示されている: 悪魔の階段は、磁気的に秩序づけられたノーマルフェーズと非自明な磁気的に秩序づけられたスーパーラジアントフェーズであり、最も近い隣同士の相互作用の発見を超えている。
例えば、正方格子上に3置換磁性秩序を持つ超ラジアント相や、三角形格子上には単位セルごとに4つの位置を持つ超ラジアントウィグナー結晶がある。
正規位相と超放射位相の間の遷移は、ディック普遍性(第一次)を持つ二階の(異なる)磁性秩序と同一である。
さらに、超ラジアント相の間では、特に強調された2次挙動を示す規則に加えて、一階相転移が見つかる。
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