論文の概要: Asymmetric polaron picture for the quantum Rabi model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.21686v1
• Date: Thu, 25 Dec 2025 14:09:58 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-12-29 12:04:52.499057
• Title: Asymmetric polaron picture for the quantum Rabi model
• Title（参考訳）: 量子ラビモデルのための非対称ポーラロン像
• Authors: Feng Qiao, Qiu-Yi Chen, Zu-Jian Ying,
• Abstract要約: 非対称ポラロン画像(APP)における改良された変分法を提案する。 APPはメソッドの精度を向上するだけでなく、量子相転移(QPT)に関する基礎物理学も明らかにする。 我々の結果とメカニズムの解明により、より微妙なエネルギー競合や豊富な物理学が明らかとなり、この手法は光-物質相互作用に幅広い応用をもたらす可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9384825025796277
• License:
• Abstract: The experimental access to ultra-strong couplings in light-matter interactions has made the quantum phase transition (QPT) in the quantum Rabi model practically relevant, while the physics of the QPT has not yet been fully explored. The polaron picture is a method capable of analyzing in the entire coupling regime and extracting the essential physics behind the QPT. However, the asymmetric deformation of polarons is missing in the current polaron picture. In the present work we propose an improved variational method in asymmetric polaron picture (APP). Our APP not only increases the method accuracy but also reveals more underlying physics concerning the QPT. We find that in the ground state both the polarons and antipolarons are asymmetrically deformed to a large extent, which leads to a richer phase diagram. We also analyze the first excited state in which we unveil an asymmetry direction reversal for the polarons and an attraction/replusion transition differently from the ground state. Finally, we apply the APP in quantum Fisher information analysis and critical coupling extraction, the improvements indicate that the polaron asymmetry makes a considerable contribution to the quantum resource in quantum metrology and plays an unnegligible role in the QPT. Our results and mechanism clarifications expose more subtle energy competitions and abundant physics, and the method potentially might have broader applications in light-matter interactions.
• Abstract（参考訳）: 光-物質相互作用における超強結合への実験的アクセスにより、量子ラビモデルにおける量子相転移(QPT)は実質的には関連しているが、QPTの物理学はまだ完全には研究されていない。 ポーラロン図は結合状態全体を解析し、QPTの背後にある必須物理を抽出する手法である。 しかし、ポーラロンの非対称な変形は、現在のポーラロン像に欠けている。 本研究では,非対称ポラロン画像(APP)における改良された変分法を提案する。 我々のAPPはメソッドの精度を向上するだけでなく、QPTに関する基礎物理学も明らかにする。 基底状態では、ポラロンと反ポラロンの両方が大きな非対称に変形し、よりリッチな位相図が導かれる。 また、ポーラロンの非対称方向反転とアトラクション/余剰遷移が基底状態と異なる最初の励起状態も解析した。 最後に、APPを量子フィッシャー情報解析および臨界カップリング抽出に適用し、ポーラロン非対称性が量子力学における量子資源にかなりの貢献をし、QPTにおいて無視できない役割を担っていることを示す。 我々の結果とメカニズムの解明により、より微妙なエネルギー競合や豊富な物理学が明らかとなり、この手法は光-物質相互作用に幅広い応用をもたらす可能性がある。

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