Quantum metrology with one-dimensional superradiant photonic states
具有大的和固定的光子数的光子态，例如Fock态，使量子增强计量成为可能，但仍然是实验上难以实现的资源。一个潜在的简单，确定性和可扩展的方式来产生这些状态包括充分激发$N$量子发射器平等地耦合到一个共同的光子水库，这导致了集体衰变称为迪克超辐射。发射的$N$ -光子态是一个高度纠缠的多模态，为了验证它的量子纠缠特性，我们（i）发展了计算一般多模光子态的量子费舍尔信息的理论工具，（ii）用它证明了一维波导中Dicke超辐射光子达到了Heisenberg标度，可以通过宇称测量饱和;（iii）研究这些状态对最先进的原子波导QED装置中实验限制的鲁棒性。
2019-02-20 quant-ph
Spontaneous superradiant photon current
本工作发现在具有对称性破缺的自旋-腔系统中，腔耗散与发射体相干性相互作用可自发产生从低频腔流向高频腔的反直觉稳态超辐射光子流，无需外部泵浦场。
2024-02-23 cond-mat.other quant-ph
Extracting information from a superradiant burst using simple measurements
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）
研究通过简单测量从超辐射脉冲中提取信息，发现通过优化滤波器和线性估计器可恢复初始自旋态的量子 Fisher 信息标度，包括 N² 海森堡标度。
2026-03-31 quant-ph
Superradiant cascade emissions in an atomic ensemble via four-wave mixing
研究了双色经典光场驱动下原子系综的级联超辐射辐射。相关光子对（信号和闲频）是通过四波混频用大失谐光场驱动系统产生的。来自金刚石型原子能级上跃迁的信号光子之后是空闲光子，由于光诱导偶极-偶极相互作用，空闲光子可以是超辐射的。然后我们计算了闲频光子的合作兰姆位移（CLS），这是相互作用能的累积效应，我们研究了它与冷原子实验中的传统装置--圆柱形几何结构的关系，并估计了最大的CLS，这是显著的和可观测的。操纵级联发射的CLS使频率量子比特能够在量子网络中提供替代的鲁棒元件。
2015-05-04 quant-ph
Superradiant parametric conversion of spin waves
携带单光子Fock态的原子系综自旋波在原子间表现出非经典的多体关联。相同的相关性与单光子超辐射有着内在的联系，形成了大量量子光-物质界面的基础。我们设计了一个利用自旋波光存储在原子双光子级联中制备具有空间结构的超辐射态的方案。因此，我们表明，长寿命的原子基态自旋波可以转换为光子对打开的方式，通过多波混频过程的自旋波的非线性光学。
2019-10-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Deterministic single-atom source of quasi-superradiant $N$-photon pulses
我们提出了一个单原子，腔量子电动力学系统，兼容最近展示的，光纤集成的微和纳米腔设置，按需生产的光学数态，$0N$状态，和二项式码状态脉冲。该方案利用整个原子基态超精细能级内的拉曼跃迁，并利用激光和腔场与原子跃迁的失谐量远大于激发态超精细分裂。这使得动力学的一个简单的，腔阻尼的Tavis-Cummings模型与集体自旋确定的地面超精细水平的总角动量的减少。
2020-12-01 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
Effective Field Theories and Finite-temperature Properties of Zero-dimensional Superradiant Quantum Phase Transitions
本文通过路径积分和量纲分析建立 Rabi 模型的有效场论，证明零维超辐射量子相变为自由标量场中的真正二阶相变，并将其推广到 Dicke 模型，从而化解了与传统统计物理学的矛盾。
2024-03-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Squeezed superradiant lasing of a quantum many-body emitter
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本研究提出利用量子多体系统生成具有超常规量子相关性的明亮量子光，通过相干多体相互作用实现光子压缩。
2026-02-18 quant-ph
Characterizing Superradiant Phase of the Quantum Rabi Model
Lanzhou University（兰州大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本文提出两次连续对角化方案，在全耦合范围内精确求解量子 Rabi 模型的基态与激发态，并借助随机矩阵理论揭示超辐射相中光子布居从类 Poisson 分布到高斯系综统计的演化规律。
2022-07-27 quant-ph
Perfect Intrinsic Squeezing at the Superradiant Phase Transition Critical Point
在超辐射相变（SRPT）的量子临界点处，Dicke模型描述的光子-物质耦合系统的基态被完全压缩。在存在反转光子-原子耦合的情况下，基于光子和原子集体激发，将基态解析地表示为双模压缩真空。双模基中量子涨落方差在SRPT临界点处为零，其共轭涨落发散，理想地满足海森堡不确定原理。
2020-09-06 physics.optics quant-ph
Dicke Phase Transition and Collapse of Superradiant Phase in Optomechanical Cavity with Arbitrary Number of Atoms
本文用自旋相干态变分法导出了光机械腔中任意原子数的基态能量、平均光子数和原子布居数的解析表达式。发现机械振荡的存在并不影响正常相和超辐射相之间的相界。然而，当原子-场耦合增加到一个所谓的转折点时，超辐射相位会由于振子的共振阻尼而坍缩。因此，系统在这一点上经历了一个额外的相变，从超辐射相到原子布居数反转态的新的正常相。超辐射相区随着光子-声子耦合的增加而减小。当耦合达到临界值时，能级间的布居数收缩为零，两个能级间发生直接的原子布居数转移。此外，我们发现了一个不稳定的非零光子态，它是超辐射态的对应物。在没有振子的情况下，我们的结果完全退化为Dicke模型的结果.特别是N = 1时的基态能量（即Rabi模型）与数值对角化在很宽的耦合常数范围内完全一致，无论是红失谐还是蓝失谐。Rabi模型仍然存在Dicke相变，这与最近的观测结果一致.
2017-02-24 quant-ph
Single-Photon-Triggered Quantum Phase Transition
我们提出了一个结合腔QED和光力学的混合量子模型，它允许由单光子触发的平衡超辐射量子相变（QPT）的发生。这种单光子触发的QPT存在于忽略和包括所谓的$A^2$项的情况下，即，它不受不通过定理的影响。它最初来自所提出的混合量子模型的光子依赖量子临界性。此外，引入的$A^2$项与光-力相互作用之间的竞争导致了反向超辐射QPT。这项工作提供了一种用单光子操纵QPT的方法，这将激发单光子量子临界物理的探索和新的单光子量子器件的工程。
2018-03-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dicke-Type Energy Level Crossings in Cavity-Induced Atom Cooling: Another Superradiant Cooling
本文研究了腔中二能级原子与光子耦合系统的能谱分析。结果表明，当系统的原子-腔相互作用在弱耦合区和强耦合区之间变化时，会发生Dicke型能级交叉。利用这种交叉现象，我们发展了Ritsch小组提出的腔诱导原子冷却的思想，并为Domokos和Ritsch提出的另一种超辐射冷却的可能机制奠定了数学基础。我们的超辐射冷却过程可以很好地通过腔衰减和控制原子的位置来实现，至少在（数学）理论上是这样，即使既没有原子吸收也没有原子发射光子。
2008-12-19 quant-ph
Dicke model semiclassical dynamics in superradiant dipolar phase in the 'bound luminosity' state
本文解析求解了Dicke模型在超辐射态下的半经典动力学方程，用雅可比椭圆函数描述振幅演化，并揭示了“束缚光度”效应中能量在原子与光子凝聚体间的周期性转换。
2023-09-21 quant-ph
Quantum phase transitions in a Dicke trimer with both photon and atom hoppings
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macau Great Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
研究三体Dicke模型中光子与原子跃迁的量子相变，揭示两者相互作用导致的正常相与受挫超辐射相的转变机制，以及耦合强度变化引发的多相序变。
2025-02-15 quant-ph
Dynamical Casimir Effect in Superradiant Light Scattering by Bose-Einstein Condensate in an Optomechanical Cavity
研究了光机腔中玻色-爱因斯坦凝聚体超辐射光散射中的动态Casimir效应。该系统的研究使用经典和量子化的镜像运动。对于这两种情况，腔频率在时间上被谐波调制。感兴趣的主要量是腔内散射光子的数量。在弱调制和强调制下对系统进行了研究。已经观察到，散射光子的振幅对于经典镜运动比量子化镜运动更大。此外，最初，对于较低的调制幅度，散射光子的幅度高于较高的调制幅度。我们还发现，在强调制和弱调制下的量子化镜像运动的曲线的行为是相似的。
2013-08-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superradiant Quantum Materials
目前，人们对腔量子化光子场与材料中的电子或其他自由度之间的强耦合有很大的兴趣。一个主要目标是创造新颖的集体状态，使光子与这些自由度纠缠在一起。在这里，我们表明，在量子材料中的强电子相互作用和由光子场引起的长程关联之间的合作效应导致光和物质的相干相位的稳定。通过研究耦合到腔场的相互作用的电子的两个带模型，我们表明，可以实现一个相位的特征在于同时凝聚的激子和光子超辐射，因此稳定和交织的两个集体现象，这是相当难以捉摸的情况下，这种合作效应。
2019-01-14 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum phases in circuit QED with a superconducting qubit array
芯片上的电路QED已经成为模拟复杂多体物理的强大平台。在这篇报告中，我们在超导量子比特阵列的电路QED中实现了一个具有反铁磁最近邻自旋-自旋相互作用的Dicke-伊辛模型。我们发现该系统表现出集体自旋-光子相互作用和反铁磁最近邻自旋-自旋相互作用之间的竞争，然后预测四个量子相，包括：顺磁正常相，反铁磁正常相，顺磁超辐射相，和反铁磁超辐射相。反铁磁正常相和反铁磁超辐射相是多体量子光学中的新相。在反铁磁超辐射相，反铁磁和超辐射序可以共存，系统具有$Z_{2}^{z}\otimes Z_{2}$\对称性.此外，我们发现了一个非常规的光子签名在这个阶段。在未来的实验中，这些预测的量子相位可以通过检测平均光子数和磁化强度来区分。
2014-02-24 quant-ph
Stimulated emission of superradiant atoms in waveguide QED
本文研究了相干态光子脉冲诱导超辐射原子与波导耦合时的受激发射。我们给出了一个分析结果，当一个短的$π$脉冲入射时，原子发射的光子相干到输出脉冲，它仍然是一个相干态在短脉冲限制。以相位保持方式放大入射脉冲，其中在相位空间中几乎完全在相位方向上添加噪声。该特性改善了在对于足够短的脉冲进行放大之后的强度信噪比。这是不同于一般相位保持线性放大器的独特特征，在一般相位保持线性放大器中，信噪比在放大过程中恶化。我们还讨论了光子发射几率对脉冲参数，如脉冲面积和持续时间的依赖关系。
2022-03-14 physics.optics quant-ph
Lee-Yang theory of the superradiant phase transition in the open Dicke model
利用Lee-Yang理论，从有限时间光子发射统计的阶乘累积量推断开放Dicke模型的超辐射相变，实现有限时长测量下的相变检测。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiant laser: Effect of long-ranged dipole-dipole interaction
从理论上研究了长程偶极-偶极相互作用（LRDDI）对超辐射激光（SL）的影响。这种效应是由耗散过程中的原子-光子相互作用引起的。在通常用来引发光致发光的坏腔极限下，我们证明了腔光子数随原子间距离的变化而振荡。同样，原子-原子相干性交替出现符号，交替显示SL操作中的临界跃迁。这表明在一个大的原子系综中出现的集体效应的复杂性。因此，SL中的这种效应不能简单地用整个系综的一部分来解释。我们数值求解了包含空间相关LRDDI的稳态SL，并在等距原子阵列的设置下，分别在最佳原子间距处找到了最大腔光子数和最小光谱线宽。有限数量的原子的缩放显示出优于没有LRDDI的稳态SL，这允许探测窄原子跃迁，并且可能用于精确测量和下一代光学时钟。
2016-09-02 quant-ph
Generation and controllable switching of superradiant and subradiant states in a 10-qubit superconducting circuit
原子系综的超辐射和亚辐射是量子光学研究的一个中心课题。然而，这些状态的精确生成和控制仍然具有挑战性。在这里，我们确定性地产生多达10个量子位的超辐射和8个量子位的亚辐射状态，每个包含一个单一的激发，在超导量子线路与多个量子位互连的空腔谐振器。验证了$\sqrt{N}$标度对超辐射态与腔场耦合强度的增强作用。通过在每个量子比特上施加适当的相位门，我们能够在超辐射和亚辐射态之间切换单个集体激发。虽然包含一个单一的激发子辐射态被禁止发射光子，我们证明，他们仍然可以从谐振腔吸收光子。然而，对于偶数个量子比特，一半量子比特被激发的单重态既不能发射光子也不能吸收光子，这用4个量子比特来验证。这一研究在集体辐射的相干控制方面向前迈进了一步，在量子信息处理方面具有广阔的应用前景。
2019-07-30 physics.optics quant-ph
Non-Equilibrium Quantum Phases of Two-Atom Dicke Model
本文研究了光学腔中两原子Dicke模型的非平衡量子相位，该模型可以在两种玻色-爱因斯坦凝聚体与单模光场相互作用中实现.除了通常的非平衡正相和反相之外，非平衡混合相是可能的，其是正相和反相的组合。预测了一种新的从非超辐射混合相到超辐射相的量子相变，这种相变可以通过调节两种不同的原子-光子耦合来实现。我们还发现，从非超辐射混合相到超辐射相的量子相变是禁止的两个原子-光子耦合强度的某些值。
2014-05-20 quant-ph
The Kerr-Induced Superradiant Tricritical Point
本研究在量子Rabi模型中发现克尔相互作用诱导的超辐射相变分界线并非三临界点线，真正的三临界点仅在特定精确耗散率下存在，明确了量子光学系统中实现罕见多临界点的严格条件。
2025-09-03 quant-ph
Floquet Engineering of a Quasiequilibrium Superradiant Phase Transition in Landau Polaritons
Rice University（赖斯大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Université de Strasbourg and CNRS（斯特拉斯堡大学和法国国家科学研究中心）
本文通过Floquet驱动在Landau极子系统中实现准平衡激射相变，展示非平衡驱动与耗散方案不同的相变路径。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extensively degenerate superradiant phase in a giant-atom quantum Rabi ring
Sichuan Normal University（四川师范大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
该研究证明巨原子量子拉比环在频率比趋于无穷时具有指数级简并的超辐射相，并通过量子序-by-无序效应在有限频率比下选择特定构型，为量子模拟提供新平台。
2026-11-13 quant-ph
Optical Superradiance from Nuclear Spin Environment of Single Photon Emitters
我们发现，超辐射的光发射可以从偏振核自旋系综周围的单光子发射，如一个单一的量子点（QD）或氮空位（NV）中心。超辐射光是在光泵浦条件下发射的，可以用实际的实验参数观察到。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiant decay in non-Markovian Waveguide Quantum Electrodynamics
Università di Bari（巴里大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) - Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所 - 巴里分部）；Università di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) - Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所 - 帕多瓦分部）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术中心）；Université de Lorraine（洛林大学）
本研究通过张量网络方法揭示了非马尔可夫动态下波导量子电动力学中超辐射衰减的结构化光子序列及纠缠生成机制。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.comp-ph
Stability of Symmetry Breaking States in Finite-size Dicke Model with Photon Leakage
研究了具有光子泄漏的有限尺寸Dicke模型。结果表明，对称性破缺态，其特征在于非零$\langle \hat{a} \rangle \neq 0$和对应的基态在超辐射相的热力学极限，是稳定的，而孤立的有限大小的迪克哈密顿本征态守恒宇称对称性。我们引入并分析了一个有效的主方程，它描述了一对对称性破缺态的动力学，这对对称性破缺态是具有光子泄漏的超辐射区域中的简并最低能量本征态。很明显，光子泄漏是必不可少的，以稳定的对称性破缺状态，实现超辐射相没有热力学限制。我们的理论分析提供了一个替代的解释，使用有限尺寸模型来解释冷原子实验的结果显示超辐射与对称性破缺的光学腔。
2018-09-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Active Frequency Measurement on Superradiant Strontium Clock Transitions
我们发展了一个随机平均场理论来描述脉冲超辐射发射的主动频率测量，最近的实验研究了锶-87原子被囚禁在光学腔中的光晶格中[M. Norcia等人，X 8，21036（2018）]。我们的理论揭示了有趣的动力学的原子系综与多个过渡频率，它再现了superradiant拍信号，噪声功率谱，和频率的不确定性与实验显着一致。此外，通过减少原子数目、延长超辐射脉冲和缩短实验占空比，我们预测了一个短期频率不确定度$9\times10^{-16} \sqrt{τ/s}$，这使得超辐射跃迁的主动频率测量与当前频率标准的记录性能相当[M. Schioppo等人，Nat.Photonics，11，48（2017）]。我们的理论结合了腔量子电动力学和量子测量理论，它可以很容易地应用于探索条件量子动力学和描述频率测量的其他过程，如稳态超辐射和超辐射拉曼激光。
2021-05-26 quant-ph
Superradiant emission of a thermal atomic beam into an optical cavity
我们从理论上分析了原子偶极热束穿过光腔时的集体动力学。对于这种设置，我们推导出一个半经典模型，并确定超辐射发射和它的稳定性的发病。我们推导出的发射光的线宽的解析表达式，并与数值模拟进行比较。此外，我们发现和预测两个不同的超辐射阶段，一个稳态超辐射阶段和多组分超辐射阶段。在后一种情况下，我们观察边带的频谱，可以计算使用的集体偶极子的振幅模式的稳定性分析。我们发现，这两个超辐射阶段是强大的自由空间自发发射和$T_2$退相过程。
2021-05-18 quant-ph
Frustrated Superradiant Phase Transition
当系统由于冲突的约束而无法找到最低能量配置时，就会发生挫折。我们发现，当由于局部光-物质相互作用而导致的腔场基态超辐射不能同时使正光子跳跃能最小化时，会发生受抑超辐射相变。我们解决了迪克三聚体模型上的三角形图案与负和正的跳跃能量，并表明，后者的结果在一个六重简并基态流形中的平移对称性自发破缺。在受抑超辐射阶段，我们发现，两套不同的时间和波动尺度共存，一个由平均场临界指数和另一个由一个新的临界指数。后者与局域序参量差的涨落有关，并产生了与位置相关的光子数临界指数，这可以作为受抑超辐射相的实验探针。我们提供了一个非常规的临界标度的出现，并证明他们是在一个一维的迪克晶格与奇数个网站的手受挫superradiant阶段的一般属性。这里发现的受抑超辐射相变的机制适用于任何晶格几何结构，其中相邻站点的反铁磁有序是不相容的，因此我们的工作铺平了道路，对耦合光和物质的受抑阶段的探索。
2022-06-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Resilience of the superradiant phase against $\mathbf {A^2}$ effects in the quantum Rabi dimer
本文研究了一个结合量子拉比模型和跳跃相互作用的双场点模型的量子临界性。通过结合分析和数值计算的方法，我们发现，该模型允许出现超辐射量子相变（QPT），即使在强$\mathbf{A}^2$条款的存在下，防止单点超辐射。在双位点模型中，$\mathbf{A}^2$项的影响可以被跳跃引起的光子离域所克服，而反向超辐射QPT则是$\mathbf{A}^2$项与跳跃相互作用之间竞争的结果。我们描述了相图和标度函数，并提取了临界点附近的临界指数，从而建立了二级相变的普遍行为。如果级联更多的光腔，有效的跳跃强度将显著增强。我们还证明了量子拉比二聚体的多量子比特对应物，即，Dicke二聚体在克服$\mathbf{A}^2$效应方面具有相同的性质。我们的工作为研究含有$\mathbf{A}^2$项的相变提供了一条途径，并为研究多体系统中的量子临界物理和量子器件提供了前景。
2020-03-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of a superradiant phase transition with emergent cat states
本研究在耦合超导量子比特的谐振器中实验演示了量子Rabi模型的超辐射相变，通过Wigner矩阵层析成像证实了高度非经典光子场的涌现，揭示了光子介观叠加的量子干涉与光物质纠缠。
2023-09-12 quant-ph
Temporal dynamics in the Bragg reflection of light by cold atoms: flash effect and superradiant decay
CNRS, Institut de Physique de Nice（法国国家科学研究中心尼斯物理研究所）
本文研究一维冷原子晶格与光相互作用的布拉格反射时间动力学，报道了闪光效应与超辐射衰减两种新现象，通过数值模拟和经典光子模型验证，为相关量子光学应用奠定基础。
2025-11-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Room temperature single-photon superfluorescence from a single epitaxial cuboid nano-heterostructure
当一组相同的发射体在空间上的距离远小于它们发射的光的波长时，单光子超辐射可以出现，并且其特征在于形成自发发射光的超辐射状态，其速率与发射体的数量成线性比例。这种集体现象仅在少数纳米材料系统中得到证明，所有这些系统都需要低于10K的温度。在这里，我们合理地设计了一种单一的胶体纳米材料，它具有多个（几乎）相同的发射器，这些发射器不受其他系统（如分子聚集体）中通常抑制室温超辐射的波动的影响。具体而言，通过结合分子动力学，原子电子结构计算，模型哈密顿方法，我们表明，面对异质结构纳米立方体模仿个人准二维纳米片，可以作为强大的发射器需要实现超辐射现象在室温下。利用逐层胶体生长技术合成纳米立方体，我们证明了单光子超荧光通过单粒子时间分辨光致发光测量在室温下。在单个纳米立方体中对超辐射和亚辐射状态的这种强有力的观察打开了超快单光子发射器的大门，并通过超辐射级联提供了一条纠缠多光子状态的途径。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Signatures of cooperative emission in photon coincidence: Superradiance versus measurement-induced cooperativity
长度尺度小于光的波长的不可分辨的量子发射体成为超辐射体。与不相关和可区分的发射器相比，超辐射导致光学信号的定性修改，例如光子符合。然而，最近的实验表明，类似的签名也可以在发射器太远分离的超辐射的情况下，如果发射器之间的相关性引起的发射角选择性光子探测事件期间的波函数崩溃。在这里，我们比较了两个源的合作发射，超辐射和测量诱导的合作，并分析其对时间相关的光信号的影响。我们发现，在零时间延迟的光子重合的反浸是一个签名的发射器间的相关性一般，但并不明确地证明存在的超辐射。这表明，在零时间延迟的光子重合是不够的，时间相关的数据是必要的，以清楚地表明自发辐射衰减率的超辐射增强。
2023-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalous topological superradiant phases
Chongqing University（重庆大学）
通过光子Su-Schrieffer-Heeger配置的量子Rabi阵列，实现具有物种依赖相位的光-物质耦合，发现拓扑超辐射相变及增强的边缘态，为拓扑量子光学提供可调平台。
2026-06-24 quant-ph
Superradiant Phase Transition and Statistical Properties in the Dicke-Stark Model
North China Electric Power University（华北电力大学）；Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co., Ltd.（云南电网有限责任公司电力科学研究院）
本研究通过分析狄克-斯托克模型的超辐射相变及统计特性，揭示了光场在不同耦合强度下的行为转变及温度对纠缠和自旋压缩的影响。
2026-03-03 quant-ph
Superradiant phase transitions with three-level systems
我们确定了$N$全同三能级系统的相图与一个单一的光子模在光子极限（$N \to \infty$）通过占所谓的抗磁项和所施加的不等式的T-R（TRK）振子强度总和规则。激发能级之间的过渡和一阶相变的发生的关键作用进行了讨论。我们发现，在对比两个级别的系统，在三个级别的情况下的TRK不等式并不总是阻止超辐射相变中存在的抗磁项。
2012-06-14 physics.optics quant-ph
Chirally frustrated superradiant phases in a Jaynes-Cummings trimer
Hunan Normal University（湖南师范大学）；University of California, Merced（加州大学默塞德分校）
本文研究具有复跃迁幅度的Jaynes-Cummings三聚体，通过解析求解和相图分析发现手性阻挫超辐射相，揭示合成规范场与超强耦合下阻挫和对称性破缺的产生机制。
2026-11-03 quant-ph
Floquet Engineering of Non-Equilibrium Superradiance
我们证明了耗散Rabi-Dicke模型中出现的非平衡超辐射相。这个阶段的特点是由一个光子的稳定状态，振荡的频率接近腔频率，在Dicke模型中的平衡超辐射相的恒定的光子稳定状态。我们将这种超辐射相位与Floquet态的粒子数反转联系起来，通过引入腔中受驱动的两能级系统的Schwinger表示。这种反转在Floquet能量附近耗尽，Floquet能量与腔频率共振以维持相干光场。特别是，我们的模型适用于固体内的双带近似，其中的电子作为Schwinger费米子。我们建议使用这种Floquet辅助的超辐射相，以获得可控的光学增益的激光类操作。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiant optomechanical phases of cold atomic gases in optical resonators
在考虑光子与原子相互作用的力学效应的情况下，从理论上分析了冷原子气体的超辐射发射。原子被限制在驻波谐振腔中，原子的亚稳偶极跃迁耦合到腔模。原子偶极非相干泵浦的参数制度，将对应于静态超辐射的不均匀加宽。从腔场和原子自由度的主方程出发，我们推导出一个平均场模型，该模型使我们能够确定阈值温度，高于该阈值温度，热波动抑制超辐射发射。然后，我们分析了超辐射发射的动力学时，由平均场模型描述的运动。在半经典状态和低于阈值温度，我们观察到，所发射的光可以是相干的或混沌的，这取决于非相干泵浦速率。然后，我们分析了超辐射从一个理想的玻色气体在零温度时，超辐射衰减率$Λ$的反冲频率$ω_R$的顺序。我们表明，原子和场之间的机械能的量子化交换产生一个阈值，$Λ_c$，低于该阈值，超辐射发射衰减到零。当$Λ>Λ_c$超辐射发射时，伴随着衍射发射光子的物质波光栅的形成。这些光栅的稳定性取决于相对于第二阈值$w_c$的非相干泵浦速率$w$。对于$w>w_c$，光栅是稳定的，并且系统实现了稳定的超辐射。低于该第二阈值，耦合动力学变得混乱。我们表征了这两个阈值的动态特性，并表明我们预测的三个阶段（非相干，相干，混沌）可以通过腔输出光的相干特性来揭示。
2019-11-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superradiance of entangled photon pairs from a high-density chip-scale Cs vapor cell
Pusan National University（釜山国立大学）
本文在芯片级铯蒸气池中实验演示了光子对超辐射过程，通过高原子密度实现亚波长间距，观察到双光子波函数时间压缩，产生高亮度纠缠光子对。
2026-07-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Superradiant Phase Transition in the Strong Coupling Regime
本文提出通过对强耦合区间标准Dicke模型中的二能级系统频率施加周期调制，等效实现超强耦合区间可调的各向异性Dicke模型，从而为在腔或电路量子电动力学系统中观测超辐射相变提供可行途径。
2022-08-26 quant-ph
Exotic Behavior of Parity in the Superradiant Phase of Quantum Rabi Model
描述空间反演变换下量子力学波函数对称性的宇称不仅在求解量子系统中起着重要作用，而且可以通过宇称测量来操纵和测量量子Rabi模型（QRM）等混合量子系统的运动量子态.在这里，我们解决了一个奇异的宇称行为的QRM在其超辐射相的数值精确对角化，即，宇称的QRM的本征态的行为不规则的强耦合制度，但为每对本征态的宇称从基态开始的总和保持为零。研究发现，这种奇异行为源于Fock基奇偶分量中光子分布的相似性，即当每对本征态的本征能量足够接近时，物理上是由于单模光子场与二能级原子之间的强耦合而产生的出射双阱势。这一结果不仅揭示了量子力学中以前不为人知的物理现象，而且也对现代量子科学技术中宇称测量对运动量子态的测量精度提出了内在的限制。
2022-10-01 quant-ph
Single Photon Superradiance and Subradiance as Collective Emission From Symmetric and Antisymmetric States
本文研究N个共振二能级原子的单光子集体发射，利用对称与非对称态正交基分析超辐射、亚辐射及纠缠，并给出激光诱导亚辐射分量和纠缠出现阈值1/N。
2023-09-25 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
Positive-P phase space method simulation in superradiant emission from a cascade atomic ensemble
数值模拟了级联能级原子系综的超辐射发射特性。相关的自发发射（信号然后闲频场）是由量子涨落引发的纯粹随机过程。我们利用正P相空间方法来研究原子的动力学和反向传播辐射。计算了不同光学深度原子系综的光场强度，研究了信号-闲频关联函数。较短的相关时间尺度为密集的原子系综意味着更广泛的光谱窗口需要存储或检索的闲置脉冲。
2012-01-12 quant-ph
Hybrid sub- and superradiant states in emitter arrays with quantized motion
Institut für Theoretische Physik and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所与综合量子科学与技术中心）；School of Physics and Astronomy and Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-Equilibrium Systems, The University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院及量子非平衡系统数学与理论物理中心）
研究在具有量化运动的发射器阵列中亚辐射和超辐射态的形成及其特性，探讨电子和振动激发的混合态。
2025-02-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Configuration-based understanding of superradiant phase transitions in Dicke lattices
Center for Quantum Sciences and School of Physics, Northeast Normal University（东北师范大学量子科学中心与物理学院）
本文提出一种基于构型的分类方法，通过光子跳跃和晶格对称性统一解释Dicke晶格中的多稳态超辐射相变，并揭示了不同构型在耗散和封闭系统中的普适类差异。
2026-07-02 quant-ph
Universal fluctuations and squeezing in generalized Dicke model near the superradiant phase transition
鉴于近年来在非稳态或电感电容耦合超导量子比特、交叉场中的原子和具有自旋轨道相互作用的半导体异质结构等平台上实现各向异性光-物质相互作用的提议，旋转波项和反向旋转波项耦合强度不相等的广义Dicke模型的概念引起了人们极大的兴趣。对于这个模型，我们研究了当二能级系统的温度和数目都是有限时，正常到超辐射相变临界区的光子涨落。在这种情况下，超辐射量子相变改变为一个波动区域的相图，揭示了两种类型的临界行为。这些是Dicke模型（具有离散的$\mathbb{Z}_2$对称性）、（反）和Tavis-Cummings $U(1)$模型的区域。我们发现，在这些制度的光子凝聚体的压缩参数显示出不同的温度标度。此外，光子数的相对涨落具有普适性。我们还发现了一个温度标度，低于该温度标度接近零温度量子相变，其中量子涨落占主导地位。我们的有效理论是由非Goldstone的凝聚模式和Pauli算子的Majorana表示的泛函提供的。讨论了可积$U(1)$极限的Bethe渐近解.
2021-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Role of Matter Interactions in Superradiant Phenomena
本文通过模拟含各向同性与各向异性自旋耦合的类 Dicke 模型，揭示物质相互作用可改变相界、催生共存强关联相并增强超辐射。
2025-09-30 quant-ph
