論文の概要: Metastability in the Dissipative Quantum Rabi Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.21508v1
• Date: Wed, 26 Nov 2025 15:43:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-27 18:37:59.171609
• Title: Metastability in the Dissipative Quantum Rabi Model
• Title（参考訳）: 散逸的量子ラビモデルにおけるメタスタビリティ
• Authors: Da-Wu Xiao, Chong Chen,
• Abstract要約: 弱いスピン緩和の存在下での超ラジカル相の安定性について検討した。 弱いスピン緩和でさえ超ラジアント相を超ラジアント準安定相にすることができる。 本研究は, 散逸型量子ラビモデルにおける対称性破壊状態の準安定な性質を実証するものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.502673209203274
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The dissipative quantum Rabi model exhibits rich non-equilibrium physics, including a dissipative phase transition from the normal phase to the superradiant phase. In this work, we investigate the stability of the superradiant phase in the presence of a weak spin relaxation. We find that even a weak spin relaxation can render the superradiant phase to a superradiant metastable phase, in which symmetry-breaking states are stable only for a finite time. This arises because each spin-jump induced by relaxation applies as a strong perturbation to the system, potentially driving the system from a symmetry-breaking state to the symmetry-preserving saddle point with finite probability, before it eventually relaxes back to a symmetry-breaking state. Such dynamical processes lead to a finite lifetime of the symmetry-breaking states and restore the symmetry in the steady state. To substantiate these results, we combine mean-field and cumulant expansion analyses with exact numerical simulations. The lifetime of the symmetry-breaking states are analyzed in finite-size systems, and the conclusions are extrapolated to the thermodynamic limit via finite-size scaling. Our findings establish the metastable nature of the symmetry-breaking states in the dissipative quantum Rabi model and reveal the complexity of the dissipative phase transition beyond their equilibrium counterpart. The mechanisms uncovered here can be generalized to a broad class of open quantum systems, highlighting fundamental distinctions between equilibrium phase transitions and steady-state phase transitions.
• Abstract（参考訳）: 散逸性量子 Rabi モデルは、通常の位相から超ラジカル相への散逸性相転移を含むリッチな非平衡物理学を示す。 本研究では,弱いスピン緩和の存在下での超ラジカル相の安定性について検討する。 弱いスピン緩和でさえ、対称性を破る状態が有限時間しか安定しない超放射性準安定相に超放射性相を生じさせることが分かる。 これは緩和によって誘導される各スピンジャンプが系の強い摂動として適用され、対称性を破る状態から有限確率で対称性を保ったサドル点へとシステムを駆動し、最終的に対称性を破る状態に戻るからである。 このような動的過程は対称性を破る状態の有限寿命をもたらし、定常状態の対称性を復元する。 これらの結果を裏付けるために、平均場と累積膨張解析と正確な数値シミュレーションを組み合わせる。 対称性を破る状態の寿命は有限サイズの系で解析され、結論は有限サイズのスケーリングによって熱力学的極限に外挿される。 本研究は, 散逸性量子Rabiモデルにおける対称性破壊状態の準安定性を確立し, 散逸性相転移の複雑さを明らかにした。 ここで発見されるメカニズムは、平衡相転移と定常相転移の根本的な区別を強調して、幅広い種類のオープン量子系に一般化することができる。

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