論文の概要: Macroscopic quantum states, quantum phase transition for $N$ three-level atoms in an optical cavity -- Gauge principle and non-Hermitian Hamiltonian

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20321v1
• Date: Tue, 23 Dec 2025 12:43:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.872545
• Title: Macroscopic quantum states, quantum phase transition for $N$ three-level atoms in an optical cavity -- Gauge principle and non-Hermitian Hamiltonian
• Title（参考訳）: 光学キャビティにおけるN$3レベル原子のマクロ量子状態、量子相転移 --ゲージ原理と非エルミートハミルトニアン
• Authors: Ni Liu, Xinyu Jia, J. -Q. Liang,
• Abstract要約: 本稿では,通常の位相(NP)から超放射相(SP)への量子相転移(QPT)を,単一モード光キャビティ内の3レベル原子$N$Nに対して検討する。 本稿では, 初期光位相に対する感度依存性を明らかにするとともに, 3つのゲージの妥当性を実験的に検証する上で特に有用であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3619849761991945
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study in this paper the quantum phase transition (QPT) from normal phase (NP) to superradiant phase (SP) for $N$ three-level atoms in a single-mode optical cavity for both Hermitian and non Hermitian Hamiltonians, where the $Ξ$-type three-level atom is described by spin-$1$ pseudo-spin operators. The long standing gauge-choice ambiguity of $\mathbf{A\cdot p}$ and $\mathbf{d\cdot E}$ called respectively the Coulomb and dipole gauges is resolved by the time-dependent gauge transformation on the Schrödinger equation. Both $\mathbf{A\cdot p}$ and $\mathbf{d\cdot E}$ interactions are included in the unified gauge, which is truly gauge equivalent to the minimum coupling principle. The Coulomb and dipole interactions are just the special cases of unified gauge. Remarkably three interactions lead to the same results under the resonant condition of field-atom frequencies, while significant difference appears in red and blue detunings. The QPT is analyzed in terms of spin coherent-state variational method, which indicates the abrupt changes of energy spectrum, average photon number as well as the atomic population at the critical point of interaction constant. Crucially, we reveal the sensitive dependence on the initial optical-phase, which is particularly useful to test the validity of three gauges experimentally. The non-Hermitian atom-field interaction results in the exceptional point (EP), beyond which the semiclassical energy function becomes complex. However the energy spectrum of variational ground state is real in the absence of EP, and does not become complex. The superradiant state is unstable due to the non-Hermitian interaction induced photon-number loss. Thus only the NP exists in the non-Hermitian Dicke Model Hamiltonian.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、エルミートおよび非エルミートハミルトニアンの単一モード光学キャビティにおいて、通常相(NP)から超ラジカル相(SP)への量子相転移(QPT)について検討する。 $\mathbf{A\cdot p}$と$\mathbf{d\cdot E}$はそれぞれクーロンと双極子ゲージと呼ばれ、シュレーディンガー方程式上の時間依存ゲージ変換によって解決される。 $\mathbf{A\cdot p}$ と $\mathbf{d\cdot E}$ の相互作用は統一ゲージに含まれる。 クーロンと双極子相互作用は、統一ゲージの特別な場合である。 明らかに3つの相互作用は磁場-原子周波数の共鳴状態において同じ結果をもたらすが、赤と青のデチューニングでは大きな違いが現れる。 QPTはスピンコヒーレント状態変化法を用いて解析され、エネルギースペクトル、平均光子数および相互作用定数の臨界点における原子集団の急激な変化を示す。 重要なことは、初期光学位相に対する感度依存性を明らかにし、特に3つのゲージの妥当性を実験的に検証するのに有用である。 非エルミート原子-場相互作用は、半古典エネルギー関数が複雑になる例外点(EP)をもたらす。 しかし、変動基底状態のエネルギースペクトルはEPが存在しない状態では現実であり、複雑ではない。 スーパーラジアント状態は、非エルミート相互作用によって引き起こされた光子数損失のために不安定である。 したがって、NP は非エルミート的ディックモデルハミルトニアンにのみ存在する。

関連論文リスト

• Quantum sensing of a quantum field [0.0]
  2レベル原子と相互作用させることにより、コヒーレント量子化場の振幅が推定されることを示す。 どちらの気象シナリオにおいても、原子プローブの減少状態の量子フィッシャー情報(QFI)に焦点を当てる。 大振幅$alpha$の極限において、QFIはその最大値が$tau =O(1)$および$tau =O(alpha2)$で1.47$に達し、また、ずっと後の周期的復活を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-26T13:56:54Z)
• Quantum phase properties of a state driven by a classical fild [1.2974520793373163]
  我々は、駆動場の存在下で原子空洞相互作用によって生成される非古典的状態を考える。 出力空洞場に対応する量子状態は、$|psi(t)ranglelanglepsi(t)|$から原子部分を追跡することによって得られる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-01T05:47:23Z)
• Observation of the Magnonic Dicke Superradiant Phase Transition [3.5671029731236614]
  テラヘルツとギガヘルツの磁気分光実験により、超ラジカル相転移の符号が明らかになった。 Fe$3+$-Er$3+$交換結合における反磁性項の欠如は、no-go定理が適用されないことを保証している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-03T18:31:50Z)
• Thermal masses and trapped-ion quantum spin models: a self-consistent approach to Yukawa-type interactions in the $λ\!φ^4$ model [44.99833362998488]
  閉じ込められたイオン系における磁気の量子シミュレーションは、スピン間の相互相互作用を仲介するために結晶振動を利用する。 これらの相互作用は、フォノンが粗粒のクライン=ゴードン場によって記述される長波長相対論的理論によって説明できる。 レーザ冷却により制御できる熱効果は、相互作用するQFTにおける熱質量の出現を通じて、この流れを明らかにすることができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-10T12:59:07Z)
• Quantum Control of the Time-Dependent Interaction between a Three-Level $\Xi$-Type Atom and a Two-Mode Field with Damping Term [0.0]
  2モード場と相互作用する3レベル$Xi$型原子を用いて、いくつかの特性について検討する。 時間依存結合パラメータとデチューニングパラメータは、原子集団の反転と量子絡み合いの量子制御パラメータとみなすことができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-09T23:19:53Z)
• Stochastic Variational Approach to Small Atoms and Molecules Coupled to Quantum Field Modes [55.41644538483948]
  空洞QEDの量子場に結合した少数の粒子系のエネルギーと波動関数の変動計算(SVM)を提案する。 2次元のトライアン電子や閉じ込められた電子、He原子や水素分子の例を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-25T13:40:42Z)
• $\mathcal{P}$,$\mathcal{T}$-odd effects for RaOH molecule in the excited vibrational state [77.34726150561087]
  三原子分子の RaOH はレーザー冷却性とスペクトルの相反する二重項の利点を組み合わせたものである。 断熱ハミルトニアンから導かれる密結合方程式を用いて, 基底電子状態におけるRaOHの偏波関数と励起振動状態を得る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-15T17:08:33Z)
• Exploiting the Planck-Einstein Relation [0.0]
  プランク・アインシュタイン関係を2つの状態間の直接遷移を分光学的に測定する。 私たちの設定では、Planckの定数$h$の整数倍に対応する共鳴のみが観測された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-26T16:11:10Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。