論文の概要: Disorder-Induced Enhancement of Fermionic Superradiance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.30735v1
• Date: Mon, 29 Jun 2026 18:00:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 16:27:52.444066
• Title: Disorder-Induced Enhancement of Fermionic Superradiance
• Title（参考訳）: フェミオン超放射能の障害による増強
• Abstract要約: ディック超放射能のような集合的な光マター現象は、ボソニックモードに同質に結合された有効スピンの集合としてしばしば記述される。 本研究では, フェルミオン粒子とフォトニックモードが共役するキャビティモデルについて, 可変平均と分散のランダムな相互作用行列を用いて検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.925787462168707
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Collective light-matter phenomena such as Dicke superradiance are often described as a collection of effective spins coupled homogeneously to a bosonic mode, giving rise to a collective bright mode with enhanced light-matter coupling. In fermionic systems, Pauli exclusion and Fermi-surface structure can significantly modify this picture, while randomness in the atom-light couplings raises the question of whether disorder promotes or suppresses collective behavior. Here, we study a cavity model in which fermionic particles couple to a photonic mode through a random all-to-all interaction matrix with tunable mean and variance. Combining numerical mean-field methods, analytic stability analysis and random-matrix predictions, and benchmarks against exact diagonalization, we characterize both the onset and structure of the superradiant phase. While mean coupling and disorder variance contribute in the same way to the onset, they lead to drastically different behavior within the condensed phase. Uniform coupling supports a single bright collective fermionic mode with conventional Dicke-like scaling of the cavity field. Disorder, instead, gives rise to a qualitatively different collective regime in which many grey fermionic states participate coherently, producing a parametrically enhanced scaling of the condensate with system size. Our results reveal a mechanism through which disorder can, perhaps counterintuitively, promote collective light-matter phenomena.
• Abstract（参考訳）: ディック超放射能のような集合的な光マター現象は、ボソニックモードに均質に結合した有効スピンの集まりとしてしばしば説明され、光マター結合が強化された集合的な明るいモードが生じる。 フェルミオン系では、パウリ排除とフェルミ表面構造は、この図を著しく修正することができるが、原子-光結合のランダム性は、障害が集団行動を促進するか抑制するかという問題を提起する。 そこで本研究では, フェルミオン粒子とフォトニックモードが共役するキャビティモデルについて, 可変平均と分散のランダムな相互作用行列を用いて検討する。 数値平均場法,解析的安定性解析,ランダム行列予測,および正確な対角化に対するベンチマークを組み合わせることで,超ラジカル相の開始と構造を特徴づける。 平均的な結合と障害の分散は、開始時と同じ方法で寄与するが、凝縮相内での行動は大きく異なる。 一様結合は、1つの明るい集合フェルミオンモードをサポートし、キャビティフィールドの従来のDickeのようなスケーリングをサポートする。 代わりに、障害は、多くの灰色のフェルミオン状態がコヒーレントに参加する質的に異なる集団体制を生じさせ、凝縮体をシステムサイズとパラメトリック的に拡張したスケーリングを生み出す。 以上の結果から、障害が、おそらく逆の形で、集合的な光物質現象を促進できるメカニズムが明らかとなった。

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