論文の概要: Frustrated superradiant phases in one- and two-dimensional lattices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05278v1
- Date: Wed, 03 Jun 2026 18:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.310512
- Title: Frustrated superradiant phases in one- and two-dimensional lattices
- Title（参考訳）: 1次元および2次元格子におけるフラストレーション超ラジアント相
- Authors: Jongjun M. Lee, Myung-Joong Hwang,
- Abstract要約: フラストレーションはフォトニック密度波の秩序を駆動し、結果として生じる周期性は対称位相の励起スペクトルから予測可能であることを示す。
また、準周期秩序は準結晶を連想させ、合成磁束が翻訳対称性の破れの性質を制御する強力なノブを与えることを示した。
- 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: Understanding how frustration and symmetry breaking shape collective behavior is a central problem in quantum many-body systems. In this work, we investigate this problem in large one- and two-dimensional arrays of coupled Dicke models on a periodic lattice, where strong light-matter coupling gives rise to a superradiant phase and competition between neighboring order parameters induces spontaneous translational symmetry breaking. Such Dicke lattice models constitute a fundamentally new class of quantum many-body systems, as they simultaneously realize the thermodynamic limit associated with the lattice size and an intrinsic thermodynamic limit arising from collective on-site interactions with quantum emitters. We show that frustration drives photonic density-wave ordering, and that the resulting broken periodicity can be predicted from the excitation spectrum of the symmetric phase, without requiring computationally prohibitive thermodynamic energy minimization. Furthermore, we demonstrate that an emergent Nambu-Goldstone mode arises near the critical point in a one-dimensional chain despite the presence of only discrete symmetry, and uncover the mechanism that enables this otherwise forbidden gapless excitation. We also find quasi-periodic ordering in the superradiant phase, reminiscent of quasicrystals, and demonstrate that synthetic magnetic flux provides a powerful knob to control the nature of translational symmetry breaking. Our results establish a new direction in quantum many-body physics where the coexistence of local and global thermodynamic limits gives rise to unconventional symmetry breaking and emergent collective behavior.
- Abstract（参考訳）: 量子多体系におけるフラストレーションと対称性が集合行動をどのように破壊するかを理解することは中心的な問題である。
本研究では, 周期格子上のDickeモデルの1次元および2次元の結合配列において, 強い光物質結合がスーパーラジアント位相を生じさせ, 隣接次数パラメータ間の競合が自然翻訳対称性の破れを引き起こすような問題について検討する。
このようなディック格子モデルは、格子の大きさと、量子エミッタとの集合的オンサイト相互作用から生じる固有の熱力学的極限を同時に実現するため、基本的に新しい量子多体系のクラスを構成する。
フラストレーションがフォトニック密度波の秩序を駆動し、計算禁止熱力学エネルギー最小化を必要とせず、対称位相の励起スペクトルから破断した周期性を予測できることが示される。
さらに, 1次元鎖の臨界点付近に出現するナムブ・ゴールドストーンモードが, 離散対称性のみの存在にもかかわらず出現することが示され, この不規則なギャップレス励起を可能にする機構が明らかにされた。
また、準周期秩序は準結晶を連想させ、合成磁束が翻訳対称性の破れの性質を制御する強力なノブを与えることを示した。
量子多体物理学において,局所的および大域的熱力学限界の共存が非伝統的な対称性の破れと創発的集団行動を引き起こす新たな方向を確立する。
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