Quantum Phase Transitions in a Generalized Dicke Model
本文研究两个自旋系综与单模玻色场耦合的广义Dicke模型，发现铁磁与反铁磁相互作用分别促进和抑制超辐射相，并通过Holstein-Primakoff变换及能隙闭合、纠缠熵发散等量子效应验证了相变。
2023-10-29 quant-ph
Non-Hermiticity of an anomalous superradiant phase
Chongqing University（重庆大学）；Zhejiang University（浙江大学）
通过厄米压缩-Dicke模型实现非厄米哈密顿量，研究强自旋压缩下反常超辐射相的非厄米性，发现PT对称性自发破缺及非互易量子放大。
2026-11-02 quant-ph
Quantum phase transitions and critical behaviors in the two-mode three-level quantum Rabi model
本文研究了一个描述双模玻色场与三能级原子相互作用的扩展量子拉比模型。当原子能标度与玻色场频率之比$η$趋于无穷大时，该少自由度模型出现量子相变。给出了两个最低能级简并时的解析解。据此，我们认识到该模型的相图由三个区域组成：一个正常相和两个超辐射相。正常相位和两个超辐射相位之间的量子相变是与离散$Z_{2}$对称性的自发破缺有关的二阶。另一方面，两个不同的超辐射相之间的量子相变是不连续的，与连续的$U(1)$对称性有关的相边界线。对于足够大但有限的$η$，解析地导出了尺度函数和临界指数，并进行了数值验证，由此确定了模型的普适类。
2019-10-29 quant-ph
Quantum phases transition revealed by the exceptional point in Hopfield-Bogoliubov matrix
我们利用Hopfield-Bogoliubov矩阵中的例外点来寻找玻色系统中的相变点。在以前的许多工作中，激发能在临界点消失。当Hopfield-Bogoliubov矩阵的行列式为零时，可以等价地说量子临界点出现了。我们解析地得到了对应于一般二次哈密顿量的Hopfield-Bogoliubov矩阵。对于单模系统，Hopfield-Bogoliubov矩阵例外点的出现等价于Hopfield-Bogoliubov矩阵行列式的消失。然而，在多模玻色子系统中，除了某些特殊情况外，它们并不等价。例如，在完全对称的情况下，即交换任意两个子系统并保持总哈密顿量不变，当发生相变时，例外点和简并点始终重合。当例外点和退化点不重合时，我们得到了一个有意义的结果。随着双光子驱动强度的增加，正常相位转变为超辐射相位，然后超辐射相位转变为正常相位，最后正常相位转变为超辐射相位。
2021-09-14 quant-ph
Superradiant Quantum Phase Transition in Open Systems: System-Bath Interaction at the Critical Point
Università di Messina（墨西拿大学）
研究揭示开放系统中临界点处系统-环境相互作用对量子相变的影响，发现环境无法改变超辐射相的基态凝聚体，但环境场会因系统影响而获得宏观占据。
2026-01-12 quant-ph
Possibility of superradiant phase transitions in coupled two-level atoms
虽然振子强度和规则禁止理想无相互作用二能级原子系统发生相变，但我们提出了腔中耦合二能级原子发生量子相变的可能性。在热力学极限下，系统发生超辐射相变，这种相变是由原子-原子吸引作用引起的，违反了求和定则。玻色相干态技术被用来精确定位有限尺寸系统中的量子临界点。我们预测存在的超辐射相变的原子数的增加，满足所有的限制所施加的总和规则。
2021-08-20 cond-mat.other quant-ph
Heisenberg Uncertainty Principle as Probe of Entanglement Entropy: Application to Superradiant Quantum Phase Transitions
量子相变通常体现为纯量子量的临界行为，如纠缠或量子涨落。在临界区域，我们强调了纠缠熵和量子涨落的最基本和最简单的度量之一，海森堡不确定原理之间的一般标度关系。然后，我们表明，后者是一个敏感的探头的超辐射量子相变的标准模型的光子，如迪克哈密顿量，它体现了一个合奏的两个层次的系统与一个正交的一个单一的和均匀的玻色子场相互作用。在热力学极限下，对于有限个N的二能级系统，我们得到了精确的结果：作为光与二能级系统纠缠性质的回忆，乘积$ΔxΔp$在量子临界点发散为$N^{1/6}$ .我们将我们的结果推广到双积分Dicke模型，其中玻色子场的两个积分现在耦合到两个独立的二能级系统。我们的研究结果表明，光与物质之间的纠缠特性可以通过海森堡不确定原理来获得，可以使用光学腔和电路量子电动力学中的玻色-爱因斯坦凝聚体来测试
2012-10-05 cond-mat.other quant-ph
Universality class and exact phase boundary in the superradiant phase transition
Dicke模型和Rabi模型可以在同一边界处发生从正常相到超辐射相的相变，这可以通过一些近似方法精确地确定。这种巧合的潜在机制仍然不清楚，这两个模型的普适性类是难以捉摸的。本文利用基于忠实Schwinger费米子表象的路径积分方法精确地证明了这种相变，并给出了这些模型的统一相边界条件。我们证明了在相边界处，玻色场的涨落消失了，因而可以把它当作经典场来处理，并在此基础上发展了一种更为简化的确定相边界的方法。这就解释了为什么把算子当作经典变量的近似理论可以得到精确的边界。我们使用这种方法来研究几个类似的自旋和玻色子模型，显示其更广泛的适用性比以前使用的方法。我们的结果表明，这些相变属于经典的朗道相变理论的普适性，这可以用最近的实验平台来证实。
2020-08-07 quant-ph
Controlling discrete and continuous symmetries in 'superradiant' phase transitions
我们从理论上探讨了耦合到单模玻色子场的非标准配置中的每个（人工）原子耦合到玻色子模式的两个场正交的一组两能级系统的物理。我们确定丰富的相图显示不同对称性的“超辐射”相。我们证明了，即使在场与二能级系统相互作用的旋波近似不再适用的超强耦合区，也有可能从离散的、类宇称的$\mathbb{Z}_2$对称性过渡到连续的U（1）对称性。通过应用这个一般的范例，我们提出了一个方案，在电路QED系统中的连续U（1）对称性的实验实施，与光子Goldstone和振幅模式的外观超过临界点。
2013-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Steady-states of out-of-equlibrium inhomogeneous Richardson-Gaudin quantum integrable models in quantum optics
在这项工作中，我们提出了数值结果的物理量在稳态后得到的各种产品状态的初始条件是统一的，驱动的量子可积模型的理性（XXX）Richardson-Gaudin家庭，其中包括显着的Tavis-Cummings模型的动力学。这里感兴趣的问题是一个完全不均匀的二能级系统（自旋-1/2）的合奏耦合到一个单一的玻色子模式。沿z轴的长时间平均磁化强度以及玻色子占据进行评估的对角线合奏通过执行完整的总和在整个希尔伯特空间的小系统尺寸。这些数值上精确的结果是独立的任何特定的选择的哈密顿量，因此描述的一般结果有效的任何成员的这类量子可积模型建立了相同的基本守恒量。所获得的数值结果的集合可以通过弛豫过程来定性地理解，对于该弛豫过程，在无限强耦合下，每个初始状态将弛豫到公共状态，其中每个自旋处于其$\left|\uparrow\right>$和$\left|\downarrow\right>$状态的最大相干叠加中，即它们是面内极化的，并且因此玻色子模式也处于不同占据数状态的最大相干叠加中。这种玻色子相干性是超辐射态的一个特征，我们将不严格地使用术语超辐射稳态来描述它。自旋和玻色子模之间的耦合的有限值导致长时间极限稳态，其性质由简单的“动力学”观点定性地捕获，其中耦合强度$V$扮演时间$t_V$的角色，在该时间，这个“弛豫过程”朝向共同的强耦合超辐射稳态被中断。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiant phase transition in the ultrastrong coupling regime of the two-photon Dicke model
当前量子技术的可控性允许实现自旋玻色子模型，其中双光子耦合是光-物质相互作用的主导项。在这种情况下，当耦合强度变得与特征频率相当时，可以发生频谱塌陷，即离散系统频谱可以塌陷成连续频带。在这里，我们分析了双光子Dicke模型的热力学极限，该模型描述了一个量子比特系综与单个玻色子模式的相互作用。我们发现，存在一个参数制度，双光子相互作用诱导超辐射相变，光谱崩溃发生之前。此外，我们通过考虑二阶量子涨落项来扩展平均场分析，以分析低能谱并将临界行为与单光子情况进行比较。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase transitions and dark-state physics in two-color superradiance
本文从理论上研究了Dicke模型的一个推广，其中单粒子哈密顿量在λ-组态中有三个能级，即激发态通过两个独立的量子化光场耦合到两个非简并的基态.相应的多体哈密顿量可以对角化的热力学极限的帮助下，广义的Holstein-Primakoff变换。分析基态能量和激发能，我们确定了一个正常的和两个superradiant阶段，分开的相变的第一和第二阶。两种超辐射态共存的相位是不稳定的。此外，在两个简并基态的极限下，出现了一个暗态，这似乎类似于著名的受激拉曼绝热通过方案中出现的暗态。
2011-12-08 quant-ph
Is there a no-go theorem for superradiant quantum phase transitions in cavity and circuit QED ?
在腔量子电动力学（QED）中，原子跃迁与腔场之间的相互作用由真空拉比频率$Ω_0$测量。类似的术语“电路QED”已经被引入约瑟夫森结，因为超导电路的行为就像耦合到谐振器的玻色子场的人造原子。在该制度与$Ω_0$可比的两级跃迁频率，“superradiant”量子相变的空腔真空已被预测，例如，在迪克模型。在这里，我们证明，如果考虑时间无关的光物质哈密顿量，超辐射量子临界点是禁止的电偶极原子跃迁由于振子强度和规则。在电路QED中，电容耦合类似于电偶极耦合：然而，由于其独特的希尔伯特空间拓扑结构和违反相应的求和规则，这种不通过性质可以通过与谐振器电容耦合的库珀对盒来规避。
2010-06-09 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Nonlinear dynamics of the dissipative anisotropic two-photon Dicke model
研究了具有耗散玻色子场的各向异性双光子Dicke模型的半经典极限，描述了其丰富的非线性动力学。除了正常和“超辐射”的相位，局部不动点的存在反映了封闭系统哈密顿量的频谱崩溃。通过超辐射不动点和正常不动点的Hopf分支，在一定的参数范围内形成极限环。我们还确定了由各向异性和一个区域的混沌动力学，这似乎是从级联的倍周期分岔引起的极翻转过渡。在混沌区，对称吸引子发生碰撞和碎裂。在整个相图中，我们发现了几个相共存的例子，导致相空间分割成不同的吸引盆地。
2022-07-13 quant-ph
Dynamical phase transitions to optomechanical superradiance
本文从理论上分析了玻色原子在坏腔中的超冷气体的超辐射发射。原子的亚稳态偶极跃迁耦合到腔场并被非相干泵浦，腔-原子相互作用的力学效应使周期性腔势中的原子有序化。通过平均场模型，我们确定了腔参数和抽运率的条件，导致建立一个稳定的宏观偶极子发射相干光。我们表明，这种情况发生时，超辐射衰减率和泵浦速率超过阈值的光子反冲能量的顺序。在这些阈值以上，超辐射发射伴随着稳定的物质波光栅的形成，这些光栅对发射的光子进行反射。相反，在该区域之外，光机械耦合可以引起失相或混沌，对于所述失相或混沌，所发射的光分别是不相干的或混沌的。这些行为表现出动态相变的特征，并出现在全局光机械相互作用，量子涨落和噪声之间的相互作用。
2019-06-04 quant-ph
Collective bosonic effects in an array of transmon devices
多个发射体与电磁模式相干相互作用产生集体效应，例如相关衰变和相干交换相互作用，这取决于发射体的分离。通过对角化有效非厄米多体哈密顿量，我们揭示了编码衰变和相互作用特性的复值本征值谱。我们发现，有显着的差异，在新兴的影响相比，二能级系统和谐振子的相互作用的非谐振子阵列。玻色衰变率的最superradiant状态的填充因子的函数线性增加，并超过了两个级别的系统的幅度。此外，对于玻色子系统，在每个填充因子处形成暗态。这些是在强烈的对比与两个级别的系统，其中观察到的最大超辐射在半填充和较大的填充因子超辐射减弱，没有暗态形成。作为玻色波导QED的实验相关装置，我们着重于矩形波导中嵌入的传输子器件阵列。具体地说，我们研究了在M中实验实现的两个transmon对的设置。Zanner等人，arXiv.2106.05623（2021），并表明有必要考虑transmons作为玻色子多级发射器，以准确地恢复更高激发流形的正确集体效应。
2021-12-22 quant-ph
Virtual Processes and Superradiance in Spin-Boson Models
我们考虑由单个玻色子模和$N$全同二能级原子系综组成的自旋玻色子模型。研究了玻色子模和原子之间的耦合产生实过程和虚过程的情况，其中整个系统与温度为$β^{-1}$的储层处于热平衡。研究了三种不同模型中从普通荧光到超辐射相的相变。首先研究了玻色模与$j-th$原子通过赝自旋算符$σ^{,z}_{(j)}$耦合的模型。其次，我们研究了广义Dicke模型，在单模玻色子场与环境之间引入了不同的耦合常数，分别为旋转项和反转项的$g_{1}$和$g_{2}$。最后，它被认为是一个修改版本的广义Dicke模型与强度依赖耦合的旋转条款。在第一个模型中，零模有助于使正则熵在低温下为负值。最后两个模型提出了相变，即使只考虑产生虚拟过程的哈密顿项。
2008-07-03 quant-ph
Melting of devil's staircases in the long-range Dicke-Ising model
本文研究了正方与三角晶格上长程 Dicke-Ising 模型的量子相图，结合平均场、精确映射和量子蒙特卡洛方法，揭示了长程相互作用导致的复杂磁有序超辐射相及相变特性。
2025-03-07 cond-mat.str-el quant-ph
Coherence-Assisted Superradiant Laser with Hz Linewidth and $10^{-10}$W Power
本文提出基于玻色子碱土原子中拉曼跃迁诱导$^3$P$_0$-$^3$P$_1$耦合的超辐射激光方案，实现赫兹线宽与$10^{-10}$W功率输出，显著提升超辐射激光性能。
2022-11-13 physics.atom-ph quant-ph
Functional Methods in the Generalized Dicke Model
Dicke模型描述了N个相同的二能级原子（量子比特）耦合到玻色子场的单模的系综。费米子Dicke模型应该通过将原子的赝自旋算符变换为费米子算符的线性组合来得到。在玻色场单模与储层之间引入不同的耦合常数，定义了广义费米子Dicke模型。在热力学极限下，费米子Dicke模型可以用泛函方法的路径积分方法进行分析。该体系在某一临界温度下，当存在冷凝物时，表现出从正常到超常的二级相变。我们评估了临界转变温度，并提出了集体玻色子激发的光谱。当耦合常数满足一定条件时，存在量子幻相临界行为。分析了两种特殊情况。首先，我们提出了集体玻色激发的频谱的情况下，使用的光波近似，恢复众所周知的结果。第二，只考虑虚拟进程的情况。在最后一种情况下，它是可能有一个超辐射相位时，只有虚拟过程中引入的相互作用哈密顿量。在临界耦合处也出现了量子相变，当临界耦合值较大时，系统进入Goldstone模式的超辐射相。
2007-06-12 quant-ph
Dissipation-induced bistability in the two-photon Dicke model
迪克模型是一个典型的量子光学模型，描述了一组两能级系统与单个玻色子模的相互作用。该模型的有效实施使得有可能观察到超辐射的出现，即，光与物质相互作用的集体性质所产生的合作现象。通过油藏工程和模拟量子模拟技术，目前的实验平台不仅允许我们实现Dicke模型，而且还允许我们设计更多的奇异相互作用，如双光子Dicke模型。在哈密顿的情况下，该模型提出了一个有趣的相图，其特征在于两个量子临界：超辐射相变和光谱崩溃，即，离散的能级合并成一个连续的带。在这里，我们研究量子比特和光子耗散的相变和不稳定性引起的光谱崩溃的影响。使用平均场解耦近似，我们解析地获得了对称性破缺信号的观测值的稳态期望值，确定了从正常到超辐射相的一阶相变。我们的稳定性分析揭示了一个非常丰富的相图，其特点是稳定，稳定和不稳定的阶段取决于耗散率。
2019-11-26 quant-ph
Quantum phase transitions in coupled two-level atoms in a single-mode cavity
利用扩展的玻色相干态研究了单模谐振腔中偶极耦合二能级原子（量子比特）。给出了数值精确解。对于有限体系，一级量子相变发生在强相互作用下。类似于原来的Dicke模型，该系统表现出从正常到超辐射相的二阶量子相变。对于不同的原子间相互作用，对几个观测量，如平均保真度磁化率、序参量和并发度进行了有限尺寸标度。得到的标度指数表明，原子间的相互作用不改变普适类。
2010-08-05 quant-ph
Quantum fluctuations and correlations in open quantum Dicke models
在基态相变附近，量子关联可以表现出非解析行为和临界标度。这种紧急集体效应的特征在广泛的均衡环境中得到了广泛的研究。然而，在非平衡条件下，如在开放量子多体系统中发现的，表征相变附近的量子关联是具有挑战性的。此外，局域和集体耗散过程对量子关联的影响还没有得到广泛的理解。然而，这对于在诸如传感和计量学的技术应用中利用量子效应是必不可少的。在这里，我们认为作为一个范例设置的超辐射相变的开放量子迪克模型和特征的量子和经典的关联在相图。我们开发了一种量子涨落的方法，它使我们能够表明，当地的耗散，这不能在常用的Holstein-Primakoff近似处理，而出乎意料地导致集体量子关联的增强，并出现了一个非平衡的超辐射阶段，其中玻色子和自旋自由度的迪克模型纠缠。
2021-10-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stabilization of product states and excited-state quantum phase transitions in a coupled qubit-field system
我们研究了一个单量子比特（或几个量子比特）与软模玻色子场相互作用的系统。考虑一个扩展版本的拉比模型与宇称守恒和宇称破坏的相互作用，我们揭示了一个复杂的安排，量子相变在基态和激发态域。这些转变中的一些的实验上可测试的签名是涉及场真空的完全因子化的量子位场状态的动态稳定。它发生在超辐射场平衡远离真空态的超强耦合区。稳定的程度随相互作用参数的变化而急剧变化，并随场模式的柔软度而增加。我们分析了这些效应的半经典起源，并展示了它们与各种形式的激发态量子相变的联系。
2021-10-26 quant-ph
Critical exponent of quantum phase transitions driven by colored noise
我们表明，在一个驱动耗散系统的临界性强烈影响的光谱性质的水库。我们研究了Dicke模型的开放系统实现，其中玻色腔模耦合到由原子玻色-爱因斯坦凝聚体的两个运动模形成的大自旋。腔模由高频激光驱动并衰减到马尔可夫浴，而原子模与有色库相互作用。我们发现，软模式未能描述的临界特性。我们计算了超辐射相变的临界指数，并确定了有色浴的低频谱密度函数的内在关系。我们表明，有限的温度的有色水库不修改定性这种依赖的谱密度函数。
2016-10-21 quant-ph
Quantum-Geometric Bound on Dynamical Instability in Bosonic Systems
Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文针对多模二次玻色系统，推导得到动力学不稳定性最大本征值与Fubini-Study速度的严格量子几何边界，通过共振纯squeezer实现边界饱和，并在失谐参量放大器中验证了边界的不可逆性。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fundamental trade-off between the speed of light and the Fano factor of photon current in three-level lambda systems
电磁感应慢光介质是一种很有前途的量子存储器件系统，但控制其噪声水平仍然是一个需要克服的主要挑战。本文考虑了这种介质的最简单模型，由三能级$Λ$系统与玻色浴相互作用组成，并提供了光的群速度和由于辐射跃迁引起的光子流的Fano因子之间的新的基本权衡关系。考虑到新导出的Lindblad型方程的稳态极限，我们发现光子流的Fano因子在光的最小群速度处最大化为3，这与表征介质的参数的详细值无关。
2023-01-18 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Quantum chaos and critical behavior on a chip
迪克模型描述了N个量子比特（或两个能级原子）均匀耦合到玻色子模式。在这里，我们研究一个开放系统实现的迪克模型，其中包含关键和混乱的行为。特别是，我们扩展了这个模型，包括一个额外的开放传输量子位（TQ）（耦合到玻色子模式）的被动和主动测量。我们说明了如何缩放（在量子位数N）的超辐射相变可以通过传输量子位的电流和电流噪声测量中观察。利用主方程，我们还研究了输运量子比特的反作用和腔中的损耗对相变的影响。此外，我们还证明了Dicke模型的不可积量子混沌特性在开放系统环境中仍然保持。我们提出了如何在由超导量子比特阵列或原子芯片形成的电路QED系统中看到所有这些效应，这些量子比特阵列或原子芯片耦合到量子化谐振腔（例如，微波传输线）。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploring adiabatic quantum dynamics of the Dicke model in a trapped ion quantum simulator
我们使用一个自组装的二维库仑晶体的$\sim 70$离子在存在一个外部的横向场工程师的量子模拟器的迪克哈密顿量。该哈密顿量具有自旋和玻色子自由度，它们分别由每个离子中的两个超精细态和晶体的质心运动模式编码。迪克模型的特点是量子临界点分离两个不同的阶段：超辐射（铁磁）和正常（顺磁）阶段。我们实验探索的协议，旨在化学制备超辐射基态，自旋玻色子猫态与宏观声子占领，这是非常适合于增强计量学和量子信息处理。我们从正常阶段开始，所有的自旋沿着一个大的横向场排列，并按照各种协议斜降穿过临界点的场。我们测量的自旋可观测量，无论是在实验中，并在我们的模拟，以表征系统的状态在斜坡结束。我们发现，在目前的操作条件下，一个最佳设计的斜坡是不足以实现显着的保真度与超辐射基态。然而，我们的理论研究表明，轻微的修改实验参数，以及适度减少退相干率和热噪声可以增加猫态保真度$\sim 75\%$的$N \sim 20$自旋。我们的研究结果开辟了一条道路，使用大合奏的囚禁离子作为强大的量子传感器和量子计算机。
2017-12-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Structural Dynamics and Strong Correlations in Dynamical Quantum Optical Lattices
Instituto de Física, LSCSC-LANMAC, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
研究动态量子光学晶格中强相互作用玻色子在光学腔内的量子多体相变行为，揭示光场与原子碰撞的相互作用机制及相变特征。
2025-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Quantum chaos and thermalization in the two-mode Dicke model
我们讨论了双模Dicke模型中量子混沌和热化的发生，该模型描述了自旋系综和两个玻色子模之间的偶极相互作用。双模Dicke模型表现出正常的超辐射量子相变与自发破缺的离散或连续对称。我们研究的行为的保真度的时间顺序相关器来自Loschirst回波信号的量子阶段的模型，并表明其指数增长不能在一般情况下的经典不稳定点。此外，我们发现在双模Dicke模型中观察到的集体自旋很快饱和到其长时间平均值，并且即使对于少量的自旋，其对角系综平均值和微正则平均值之间也显示出非常好的一致性。我们发现，在其平均值附近的集体自旋观测的期望值的时间波动是小的，并与有效系统的大小，这导致热化的自旋系统的减少。
2022-07-13 quant-ph
Multimode-polariton superradiance via Floquet engineering
我们考虑一个近平面腔中的超冷玻色子原子系综，由远失谐激光驱动，其相位在与横腔模间距相当的频率下调制。我们表明，一个强大的，色散的原子-光子耦合可以达到许多横腔模式一次。由此产生的Floquet极化激元涉及一组腔模式与原子云的密度激发的叠加。这些模式之间的相互作用导致不同的避免极化激元之间的交叉。增加激光驱动强度，一个低洼的多模Floquet极化激元软化，并最终成为undamped，相应的过渡到一个超辐射，自组织阶段。我们证明了稳定的定态的参数范围很广。
2022-01-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Irreversible photon transfer in an ensemble of $Λ$-type atoms and photon diode
我们发现，一对量子化腔模与光谱展宽的兰姆达型原子系综相互作用类似于耦合到玻色子库的两能级系统系综。这为光子模式之间的不可逆光子转移提供了可能性。可以设计储存器的态密度以及量子态，从而允许观察诸如量子芝诺效应和反芝诺效应、衰变通道的相消干涉以及压缩真空中的衰变等效应。作为一个特定的应用，我们讨论了光子二极管，即一个设备，该设备将单个光子从两个输入端口中的任何一个端口引导到一个公共的输出端口。
2009-07-03 quant-ph
Single-Bubble Sonoluminescence as Dicke Superradiance at Finite Temperature
声致发光是一种利用强声场在液体中产生光的过程。我们将声致发光解释为从普通荧光到超辐射相的相变。考虑由单个玻色子模和$N$全同二能级原子系综组成的自旋玻色子模型。我们假设整个系统与温度为$β^{-1}$的储层处于热平衡。我们表明，在一个超强耦合制度，两个能级的原子和电磁场之间，它是可能有一个合作的相互作用的气体分子在内部的气泡与字段，产生声致发光。
2014-08-18 cond-mat.mtrl-sci hep-th quant-ph
Critical Quantum metrology with a finite-component quantum phase transition
接近量子相变的物理系统表现出发散的磁化率，这表明利用量子临界系统作为探针来估计物理参数可以实现任意高的精度。然而，这种灵敏度的提高被能隙的闭合所抵消，这意味着协议持续时间的临界减慢和不可避免的增长。在这里，我们设计了不同的超辐射协议，利用超辐射相变的量子拉比模型，一个有限的组件系统组成的一个单一的两个层次的原子与一个单一的玻色子模式相互作用。我们表明，尽管临界减慢，临界量子光学系统可以导致量子增强的时间尺度的量子费舍尔信息，因此测量灵敏度。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalous criticality with bounded fluctuations and long-range frustration induced by broken time-reversal symmetry
本研究通过调节Dicke晶格中的合成磁场打破时间反演对称性，发现超辐射相变出现反常临界现象，包括非平均场临界指数、有界涨落及长程阻挫导致的多临界点，拓展了量子光学系统的临界行为研究。
2023-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiance with local phase-breaking effects
本文研究了一组自发辐射的$N$二能级系统在相位破缺机制作用下的超辐射演化。我们研究了非辐射损失和纯退相产生的动力学，以及它们与自发发射的相互作用。我们的研究结果表明，在许多固态腔量子电动力学实验相关的参数区域，即使与一个退相速率远远快于一个单一的两能级系统的辐射寿命，一个次优的集体超荧光爆发仍然是可观察到的。我们也将我们的理论应用于稀激发制度，通常用于描述固态系统中的光激发。在这种情况下，激发可以用亮玻色子和暗玻色子准粒子来描述。我们展示了如何在这个制度的退相和损失的影响转化为模间散射率和准粒子寿命。
2017-08-30 cond-mat.other quant-ph
Generalized Holstein-Primakoff mapping and $1/N$ expansion of collective spin systems undergoing single particle dissipation
本文提出广义Holstein-Primakoff映射，通过两个玻色子变量描述集体自旋系统的涨落，并发展系统的$1/N$展开，为单粒子耗散或有限温度下的全连接系统提供统一的Bloch球几何描述。
2025-08-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Phase Transitions in Light-Matter Systems for Quantum Sensing
当光和物质弱耦合时，它们可以被描述为两个不同的系统交换能量量子。相比之下，对于非常大的耦合强度，系统杂交并形成不能仅用光或物质来描述的化合物。在这篇论文中，我们研究了一些奇异的性质，出现在这个制度。特别是，我们感兴趣的可能性工程量子相变在这些系统中。我们探索的一个方向是研究双光子耦合，这是一种物质成对产生或吸收光子的机制。这种机制产生了一个丰富的相图包含相变和不稳定性。第二个主题是使用这些转换的传感应用。事实上，在临界点附近，系统对外部扰动变得极其敏感。我们研究了一个单一的量子比特耦合到玻色子场的设置。我们表明，即使是这种有限尺寸的系统显示一个相变，它可以用来测量的量子比特和字段的频率提高精度。该协议可用于开发小型传感器。最后，我们研究了系统执行某些任务的能力可以用来表征和量化非经典性，通过使用资源理论的形式主义。前三章介绍了在超强光-物质耦合、超辐射相变和量子精密测量领域的主要概念和关键结果。我努力以教学的方式来写这些章节，它们可以被非专业人士或学生用作对这些领域的介绍。另外三章介绍了我自己的研究贡献。虽然其中大部分已经在其他地方发表，但这份手稿包含了额外的结果，评论和观点，应该被视为原始论文的改进版本。
2021-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
