論文の概要: To infinity and back -- $1/N$ graph expansions of light-matter systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.13860v1
• Date: Tue, 20 Jan 2026 11:13:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-21 22:47:23.281785
• Title: To infinity and back -- $1/N$ graph expansions of light-matter systems
• Title（参考訳）: 無限遠とバック --光物質系の1/Nのグラフ展開
• Authors: Andreas Schellenberger, Kai P. Schmidt,
• Abstract要約: 本稿では,連結クラスタ定理を用いて,光物質系に対する全グラフ展開を行う手法を提案する。 この方法により、粒子数において熱力学限界$Nto infty$に対する1/N$の補正を探索することができる。 常磁性相におけるパラダイム的Dicke-Ising鎖の低エネルギー状態の物理量を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a method for performing a full graph expansion for light-matter systems, utilizing the linked-cluster theorem. This method enables us to explore $1/N$ corrections to the thermodynamic limit $N\to \infty$ in the number of particles, giving us access to the mesoscopic regime. While this regime is yet largely unexplored due to the challenges of studying it with established approaches, it incorporates intriguing features, such as entanglement between light and matter that vanishes in the thermodynamic limit. As a representative application, we calculate physical quantities of the low-energy regime for the paradigmatic Dicke-Ising chain in the paramagnetic normal phase by accompanying the graph expansion with both exact diagonalization (NLCE) and perturbation theory (\pcst), benchmarking our approach against other techniques. We investigate the ground-state energy density and photon density, showing a smooth transition from the microscopic to the macroscopic regime up to the thermodynamic limit. Around the quantum critical point, we extract the $1/N$ corrections to the ground-state energy density to obtain the critical point and critical exponent using extrapolation techniques.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,連結クラスタ定理を用いて,光物質系に対する全グラフ展開を行う手法を提案する。 この方法により、粒子数における熱力学限界$N\to \infty$に対する1/N$の補正が可能となり、メソスコピックな状態にアクセスできる。 この体制は、確立されたアプローチでそれを研究することの難しさから、まだほとんど解明されていないが、熱力学の限界で消える光と物質の間の絡み合いのような興味深い特徴を取り入れている。 代表的な応用として,NLCEと摂動理論(\pcst)を併用したグラフ展開を伴って,非磁性常磁性相におけるDicke-Ising鎖の低エネルギー状態の物理量を計算し,他の手法に対するアプローチをベンチマークする。 地中エネルギー密度と光子密度について検討し, 微視的状態から微視的状態から熱力学限界への滑らかな遷移を示す。 量子臨界点の周辺では、1/N$の補正を基底状態エネルギー密度に抽出し、外挿法を用いて臨界点と臨界指数を求める。

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