論文の概要: Spin-only dynamics of the multi-species nonreciprocal Dicke model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.07960v1
• Date: Thu, 10 Jul 2025 17:41:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-11 16:40:15.519453
• Title: Spin-only dynamics of the multi-species nonreciprocal Dicke model
• Title（参考訳）: 多種非相互ディックモデルにおけるスピンのみのダイナミクス
• Authors: Joseph Jachinowski, Peter B. Littlewood,
• Abstract要約: Hepp-Lieb-Dickeモデルは空洞量子力学においてユビキタスである。 スピン種間の相互相互作用を媒介する非相互相互作用を実現するオープンディックモデルのバリエーションについて検討する。 システムサイズが小さい場合でも、フェーズ遷移のシグネチャを見つけます。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Hepp-Lieb-Dicke model is ubiquitous in cavity quantum electrodynamics, describing spin-cavity coupling which does not conserve excitation number. Coupling the closed spin-cavity system to an environment realizes the open Dicke model, and by tuning the structure of the environment or the system-environment coupling, interesting spin-only models can be engineered. In this work, we focus on a variation of the multi-species open Dicke model which realizes mediated nonreciprocal interactions between the spin species and, consequently, an interesting dynamical limit-cycle phase. In particular, we improve upon adiabatic elimination and, instead, employ a Redfield master equation in order to describe the effective dynamics of the spin-only system. We assess this approach at the mean-field level, comparing it both to adiabatic elimination and the full spin-cavity model, and find that the predictions are sensitive to the presence of single-particle incoherent decay. Additionally, we clarify the symmetries of the model and explore the dynamical limit-cycle phase in the case of explicit parity-time-symmetry breaking, finding a region of phase coexistence terminating at an codimension-two exceptional point. Lastly, we go beyond mean-field theory by exact numerical diagonalization of the master equation, appealing to permutation symmetry in order to increase the size of accessible systems. We find signatures of phase transitions even for small system sizes.
• Abstract（参考訳）: Hepp-Lieb-Dickeモデルは空洞量子力学においてユビキタスであり、励起数を保存することができないスピンキャビティ結合を記述する。 閉スピンキャビティシステムを環境に結合することで、オープンディックモデルを実現し、環境の構造やシステム環境結合を調整することによって、興味深いスピン専用モデルを構築することができる。 本研究は, スピン種間の非相互相互作用を媒介する多種開きディックモデルの変動と, 結果として, 興味深い動的極限サイクル相を実現することに焦点を当てる。 特に、断熱除去を改善し、代わりにスピンのみ系の効果的な力学を記述するためにレッドフィールド・マスター方程式を用いる。 本手法を平均場レベルで評価し, 断熱除去モデルと全スピンキャビティモデルとの比較を行い, 単粒子不整合崩壊の存在に敏感であることを示す。 さらに,同モデルの対称性を明らかにするとともに,パリティ時対称性の破断が明らかな場合の動的極限サイクル位相を探索し,余次元2の例外点で終端する相共存領域を見出した。 最後に、マスター方程式の正確な数値対角化により平均場理論を超越し、置換対称性に訴え、アクセス可能なシステムのサイズを増大させる。 システムサイズが小さい場合でも、フェーズ遷移のシグネチャを見つけます。

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