論文の概要: Frustrated Rydberg Atom Arrays Meet Cavity-QED: Emergence of the Superradiant Clock Phase

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.05126v1
• Date: Mon, 07 Apr 2025 14:29:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-08 14:08:55.642563
• Title: Frustrated Rydberg Atom Arrays Meet Cavity-QED: Emergence of the Superradiant Clock Phase
• Title（参考訳）: キャビティQEDと出会うフラストレーションのRydberg原子配列:超ラジアントクロック相の出現
• Authors: Ying Liang, Bao-Yun Dong, Zi-Jian Xiong, Xue-Feng Zhang,
• Abstract要約: 大規模量子モンテカルロ法を用いて、豊かな基底状態相図を得る。 半充填付近では、無限の長距離光-マター相互作用により基底状態の縮退が持ち上がり、新しい秩序共存型超ラジアントクロック(SRC)相が生じる。 我々の研究は、多体量子光学における量子相転移の創発的な現象に関する新しい研究領域を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4061979259370274
• License:
• Abstract: Rydberg atom triangular arrays in an optical cavity serve as an ideal platform for understanding the interplay between geometric frustration and quantized photons. Using a large-scale quantum Monte Carlo method, we obtain a rich ground state phase diagram. Around half-filling, the infinite long-range light-matter interaction lifts the ground state degeneracy, resulting in a novel order-coexisted superradiant clock (SRC) phase that completely destroys the fragile order-by-disorder (OBD) phase observed in classical light fields. According to the Ginzburg-Landau theory, this replacement may result from the competition between threefold and sixfold clock terms. Similar to the spin supersolid, the clear first-order phase transition at the $Z_2$ symmetry line is attributed to the nonzero photon density, which couples to the threefold clock term. Finally, we discuss the low-energy physics in the dimer language and propose that cavity-mediated nonlocal ring exchange interactions may play a critical role in the rich physics induced by the attachment of cavity-QED. Our work opens a new arena of research on the emergent phenomena of quantum phase transitions in many-body quantum optics.
• Abstract（参考訳）: 光学キャビティ内のリドバーグ原子の三角配列は、幾何学的フラストレーションと量子化された光子の相互作用を理解するための理想的なプラットフォームとして機能する。 大規模量子モンテカルロ法を用いて、豊かな基底状態相図を得る。 半充填の前後で、無限の長距離光-マター相互作用は基底状態の縮退を解き、古典的な光場で観測される脆弱なオーダー・バイ・ディオーダー(OBD)の位相を完全に破壊する新しい秩序共存超ラジアントクロック(SRC)相を生じる。 ギンズバーグ・ランダウ理論によれば、この置換は3倍と6倍の時計項の競合によって生じる可能性がある。 スピン超固体と同様に、Z_2$対称性線のクリアな一階相転移は、非ゼロ光子密度に起因している。 最後に、二量体言語の低エネルギー物理について論じ、空洞を介する非局所環交換相互作用が空洞QEDの付着によって引き起こされるリッチ物理において重要な役割を担っていることを提案する。 我々の研究は、多体量子光学における量子相転移の創発的な現象に関する新しい研究領域を開く。

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