論文の概要: $\bf A^2$-robust superradiant phase transition in hybrid qubit-cavity optomechanics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08024v1
- Date: Mon, 11 Aug 2025 14:28:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 21:23:29.140774
- Title: $\bf A^2$-robust superradiant phase transition in hybrid qubit-cavity optomechanics
- Title（参考訳）: $\bf A^2$-robust Superradiant phase transition in hybrid qubit-cavity optomechanics
- Authors: Gang Liu, Wei Xiong,
- Abstract要約: 本稿では,$mathbfA2$項の有無にかかわらずSPTを実現するハイブリッド量子システムを提案する。
補助空洞は臨界結合強度を指数関数的に減少させ、実験的な要求を著しく緩和する。
我々の研究は、光力学と空洞量子力学のハイブリッド化がSPT物理へのアクセスに有望な経路を提供することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.418740763055554
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The $\mathbf{A}^2$ term presents a fundamental challenge to realizing the superradiant phase transition (SPT) in cavity quantum electrodynamics. Here, we propose a hybrid quantum system enabling SPT regardless of the presence of the $\mathbf{A}^2$ term. The system consisting of a qubit, a mechanical mode, and an optical cavity, where the qubit and mechanical mode constitute a quantum Rabi model, while the mechanical mode and cavity form an optomechanical system. Crucially, the auxiliary cavity introduces a switchable $\mathbf{A}^2$ term that effectively counteracts or even fully eliminates the original $\mathbf{A}^2$ effect. This allows controllable observation of SPT, diagnosed via the second-order equal-time correlation function $g^{(2)}(0)$ of phonons. Furthermore, the auxiliary cavity exponentially reduces the critical coupling strength, significantly relaxing experimental requirements. Besides, we show that phonons in the normal phase are bunching, but coherent in the superradiant phase. Interestly, higher-order squeezing is found in both phases, with near-perfect higher-order squeezing achieved at SPT point, establishing it as a probe for SPT behavior. Our work demonstrates that hybridizing optomechanics and cavity quantum electrodynamics provides a promising route to accessing SPT physics in the presence of the $\mathbf{A}^2$ term.
- Abstract（参考訳）: $\mathbf{A}^2$ 項は空洞量子力学における超放射相転移(SPT)を実現するための根本的な挑戦である。
ここでは、$\mathbf{A}^2$ 項の有無にかかわらず、SPTを可能にするハイブリッド量子システムを提案する。
キュービット、メカニカルモード、光学キャビティで構成され、キュービットとメカニカルモードが量子ラビモデルを構成し、メカニカルモードとキャビティがオプテメカシステムを構成する。
重要なことに、補助空洞はスイッチ可能な$\mathbf{A}^2$項を導入し、これは事実上の$\mathbf{A}^2$効果を排除または完全に排除する。
これにより、二階等時相関関数$g^{(2)}(0)$のフォノンで診断されたSPTの制御可能な観測が可能となる。
さらに、補助空洞は臨界結合強度を指数関数的に減少させ、実験的要求を著しく緩和する。
さらに、通常の相のフォノンは束縛されているが、超ラジカル相のコヒーレントであることを示す。
興味深いことに、両方の相で高次スクイーズが見られ、SPT点でほぼ完全な高次スクイーズが達成され、SPT挙動のプローブとして確立される。
我々の研究は、光力学と空洞量子力学のハイブリッド化が、$\mathbf{A}^2$項の存在下でSPT物理にアクセスするための有望な経路を提供することを示した。
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