論文の概要: Variational Polaron Theory for Ground States of Strongly Coupled Light-Matter and Electron-Phonon Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.19748v1
- Date: Thu, 18 Jun 2026 03:29:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-19 18:23:39.630209
- Title: Variational Polaron Theory for Ground States of Strongly Coupled Light-Matter and Electron-Phonon Systems
- Title（参考訳）: 強結合光マターと電子-フォノン系の基底状態の変分ポラロン理論
- Authors: Nguyen Thanh Phuc,
- Abstract要約: 状態依存ポラロン変換に基づく非摂動的基底状態フレームワークを提案する。
最適化された変換フレームは無限結合で疎結合となることを示す。
この枠組みは、強く結合した光物質と電子-フォノン系の非摂動モデリングを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Strong light-matter and electron-phonon coupling generate ground states dressed by virtual bosonic excitations, making bare-state truncations and perturbative treatments unreliable in the ultrastrong-coupling regime. We introduce a nonperturbative variational ground-state framework based on a state-dependent polaron transformation, combined with a product-state ansatz and a second-order perturbative correction for residual matter-boson entanglement. We show that the optimized transformed frame becomes asymptotically decoupled at infinite coupling, because the leading linear coupling is canceled while off-diagonal matter transitions are suppressed by displaced-oscillator overlaps. The approach is asymptotically correct in both weak- and strong-coupling limits and remains accurate in the intermediate regime, where fixed polaron transformations are least reliable. Dicke-model benchmarks reproduce ground-state energies, fidelities, and the superradiant transition, with second-order energy errors below 0.2%. Holstein-model benchmarks yield errors below 0.5% and clarify how translational symmetry affects wave-function quality. This dressed-basis framework enables nonperturbative modeling of strongly coupled light-matter and electron-phonon systems.
- Abstract（参考訳）: 強い光・光・電子・フォノン結合は、仮想ボゾン励起により基底状態を生成し、超強結合系では信頼性の低い素状態のトランケーションと摂動処理を行う。
本研究では, 状態依存ポラロン変換に基づく非摂動的変動基底状態フレームワークと, 積状態アンサッツと2次摂動補正を併用して, 残留物質-ボソンの絡み合いを補正する。
最適化された変換フレームが無限結合で漸近的に疎結合となることを示す。なぜなら、先頭の線形結合はキャンセルされ、外対角物質遷移は変位振動子重なりによって抑制されるからである。
このアプローチは弱結合極限と強結合限界の両方において漸近的に正しいものであり、固定されたポラロン変換の信頼性が低い中間状態においても正確である。
ディックモデルベンチマークは、基底状態エネルギー、忠実度、超ラジカル遷移を再現し、2次エネルギー誤差は0.2%以下である。
ホルシュタインモデルベンチマークは0.5%未満の誤差をもたらし、翻訳対称性が波動関数の品質にどのように影響するかを明らかにする。
この擬似基底フレームワークは、強く結合した光・光・電子・フォノン系の非摂動モデリングを可能にする。
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