論文の概要: Unilateral Criticality and Phase Transition in the Cavity-Ising Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04391v1
• Date: Thu, 04 Sep 2025 17:03:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-08 14:27:25.298789
• Title: Unilateral Criticality and Phase Transition in the Cavity-Ising Model
• Title（参考訳）: Cavity-Isingモデルにおける片側臨界度と相転移
• Authors: Zeyu Rao, Xiaoshui Lin, Xiwang Luo, Guangcan Guo, Han Pu, Ming Gong,
• Abstract要約: 空洞結合型逆イジングモデルの位相図に一側臨界端(UCEP)と三臨界点(TCP)を報告する。 1階と2階のシグネチャを1つの方向依存エンドポイントに統一することにより、UCEPは質的に新しい位相遷移のクラスを導入する。 この研究は、放散の有無に関わらず、空洞結合多体系における新しい臨界現象を探求するための興味深いプラットフォームも提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.712059373710548
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superradiant phase transitions from cavity light-matter coupling have been widely explored across platforms. Here, we report a unilateral critical endpoint (UCEP) and a tricritical point (TCP) in the phase diagram of the cavity-coupled transverse Ising model with $\mathbb{Z}_2$ symmetry. At zero temperature, we demonstrate that this model hosts three phases separated by two second-order and one first-order transitions. These lines intersect at a TCP and a UCEP, the latter not captured by existing phase-transition paradigms. The UCEP displays one-sided criticality: approaching the point from one side, the system behaves as a second-order transition, while from the other side it is first-order. Correspondingly, two order parameters, respectively, undergo the first- and the second-order phase transitions at the same point. We construct a minimal description of UCEP with the density of the free energy $f = c_{1}(\tilde{\alpha}^{2}+c_{2})+(\tilde{\alpha}^{2}+c_{2})^{2}\ln{\vert\tilde{\alpha}^{2}+c_{2}\vert}$, with the UCEP at $(c_{1},c_{2})=(1/e,0)$ and $\tilde{\alpha}$ being the order parameter. We further map the finite-temperature phase diagram and perform a symmetry analysis. By unifying first- and second-order signatures in a single, direction-dependent endpoint, the UCEP introduces a qualitatively new class of phase transition and may have applications in fields such as quantum measurement and quantum sensing. This work also provides an intriguing platform for exploring novel critical phenomena in cavity-coupled many-body systems with or without dissipation.
• Abstract（参考訳）: キャビティ・ライト・マター結合からの超ラジカル相転移は、プラットフォーム間で広く研究されている。 本稿では,一側臨界点 (UCEP) と三臨界点 (TCP) を,$\mathbb{Z}_2$対称性の空洞結合逆イジングモデルの位相図に報告する。 零温度では、このモデルが2次遷移と1次遷移で分離された3つの相を持つことを示す。 これらの線はTCPとUCEPで交差するが、後者は既存の位相遷移パラダイムによって捉えられていない。 UCEPは、一方から点に近づくと、システムは二階遷移として振る舞うが、他方からは一階遷移である。 対応する2つの順序パラメータはそれぞれ、同じ点で1階と2階の位相遷移を行う。 自由エネルギー $f = c_{1}(\tilde{\alpha}^{2}+c_{2})+(\tilde{\alpha}^{2}+c_{2})^{2}\ln{\vert\tilde{\alpha}^{2}+c_{2}\vert}$ の密度で UCEP の最小記述を構築する。 さらに、有限温度位相図をマッピングし、対称性解析を行う。 1階と2階のシグネチャを1つの方向依存エンドポイントに統一することにより、UCEPは定性的に新しい位相遷移のクラスを導入し、量子計測や量子センシングなどの分野に応用できる。 この研究は、放散の有無に関わらず、空洞結合多体系における新しい臨界現象を探求するための興味深いプラットフォームも提供する。

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