Extended JC-Dicke model for a two-component atomic BEC inside a cavity
本文研究了一个被囚禁的两组分原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC),其中每个原子有三个能级,分别与一个光腔场、一个外经典光场和一个微波场耦合,形成所谓的$Δ$型结构.在消隐原子激发态后,在行波近似下导出了扩展的JC Dicke模型。在平均场方法的框架下,研究了该模型哈密顿量的标度基态能量和相图。揭示了微波场幅值改变符号时,一种新的相变。
2010-02-25 quant-ph
Adequacy of the Dicke model in cavity QED: a counter-"no-go" statement
Dicke模型中的相变是否可以用电磁场中的偶极子来实现,这是一个长期存在的争论。众所周知的陈述通常被称为“不通过定理”,声称所谓的A平方项,就在临界点附近,变得足够相关,以防止系统经历相变。本文证明了Dicke模型对原子内部激发与光场相互作用的描述是一致的,但是是在量子电动力学的偶极规范中。理论上不能排除相变的可能性,可能出现自发的横电平均场。我们指出,单模近似是至关重要的:适当的处理必须基于腔QED,因此,我们提出了一个系统的推导一个完美的法布里-珀罗腔中的偶极规范的第一性原理。除了对围绕Dicke相变的争论的影响之外,这种对腔QED理论基础的清理是重要的,因为目前有许多新兴的实验方法来实现偶极子和光子之间的强耦合甚至超强耦合,这需要正确处理Dicke模型参数。
2012-06-07 quant-ph
Impurity-induced Dicke quantum phase transition in an impurity-doped cavity-Bose-Einstein condensate
利用掺杂腔-玻色-爱因斯坦凝聚体,提出了一种新的广义Dicke模型--掺杂Dicke模型(IDM).结果表明,当杂质原子的布居数达到临界值时,杂质原子可以诱导正常相到超辐射相的Dicke量子相变。结果表明,IDM具有无穷多个临界点的连续Dicke QPT,这与标准Dicke模型中只有一个临界点的情形有很大的不同.结果表明,杂质诱导的Dicke QPT可以发生在腔场与原子的任意耦合区域,而标准Dicke模型中的Dicke QPT只发生在腔场与原子的强耦合区域.这为在腔场与原子的中等甚至弱耦合区观察Dicke QPT开辟了一条途径。
2013-09-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Deterministic preparation of entangled Dicke states
Institute for Quantum Science and Engineering, Texas A&M University(德州农工大学量子科学与工程研究所);Department of Biological and Agricultural Engineering, Texas A&M University(德州农工大学生物与农业工程系)
本文提出一种失谐编程哈密顿量协议,可确定性制备任意指定自旋投影的Dicke态,该态可用于实现海森堡极限标度的量子传感。
2026-08-25 quant-ph
Extreme spin squeezing in the steady state of a generalized Dicke model
我们提出了一个方案,在腔QED系统中使用腔介导的拉曼跃迁来产生稳态原子自旋压缩,以设计有效的原子-光子相互作用,其中包括线性和非线性(色散)原子-腔耦合,在潜在的平等基础上。我们专注于一个政权的色散耦合是非常大的,并发现该系统的稳态实际上可以是一个强自旋压缩Dicke态,$|N/2,0\rangle$,原子系综。这些状态提供了海森堡有限的纠缠特性,并在整个原子系综中具有真正的多体纠缠。
2019-02-18 quant-ph
Drude weight, cyclotron resonance, and the Dicke model of graphene cavity QED
当二维电子气的回旋跃迁与腔光子模近似共振时,腔量子电动力学的Dicke模型在凝聚态中近似实现。我们指出,在强耦合极限下,腔回旋共振的Dicke模型必须补充一个在腔光子场中为二次的项,并抑制该模型向超辐射态的跃迁。我们开发的石墨烯腔回旋共振的理论,并表明,二次项,这是缺乏在石墨烯的低能狄拉克模型哈密顿量,在这种情况下动态产生的虚拟带间跃迁。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of the Dicke model using cavity-assisted Raman transitions
我们实现了一个开放版本的Dicke模型耦合两个超精细基态使用两个腔辅助拉曼跃迁。由于只有一个耦合的相互作用描述的Tavis-Cummings模型,我们观察到一个正常的模式分裂周围的色散位移腔的传输。这两种耦合的动力学描述的迪克模型,我们测量的发病超辐射散射到腔体以上的临界耦合强度。
2017-05-31 physics.atom-ph quant-ph
Generalized Dicke model and gauge-invariant master equations for two atoms in ultrastrongly-coupled cavity quantum electrodynamics
本文提出超强耦合腔量子电动力学中两不同原子的广义Dicke模型,采用规范不变主方程确保多极与Coulomb规范结果一致,揭示了复杂耦合效应、额外共振及反交叉光谱特征。
2023-07-31 quant-ph
Atom-only descriptions of the driven-dissipative Dicke model
本文研究了在绝热消除腔模后,如何描述$N$二能级原子与腔模耦合的驱动-耗散Dicke模型的耗散自旋动力学.为此,我们推导出一个Redfield主方程,它超出了标准的长期近似和大失谐限制。我们发现,长期(或旋转波)近似和大失谐近似都导致不充分的主方程,未能预测的Dicke过渡或阻尼率的原子动力学。与此相反,完全Redfield理论正确地预测了相变和有效原子阻尼率。我们的工作为研究多模腔中原子的完整量子动力学提供了一个可靠的框架,其中完整模型的量子描述变得棘手。
2019-03-27 quant-ph
The Dicke model phase transition in the quantum motion of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity
我们证明了激光驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体在高精细度光腔中的运动实现了自旋-玻色子Dicke模型。迪克模型从正常到超辐射相的量子相变对应于原子从均匀到周期性图案化分布的自组织,高于临界驱动强度。计算了光子测量引起的反作用对基态的影响。
2009-12-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Sub-Doppler Cavity Cooling Beyond The Lamb-Dicke Limit
我们调查的动力学腔冷却的单离子超出了兰姆-迪克制度,并证明了约50%的多普勒温度的冷却极限,使用高精细腔的第一次。我们还研究了离子腔发射的统计性质,并提出了一个模型,声子态的光子态的映射。利用这个模型,我们解释了在我们的实验中观察到的超泊松光子分布,并提出了一种方法来估计离子温度的实时方式的基础上的统计行为的光子发射从腔。
2013-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Effects of Dicke superradiance in context of the one-atom maser
本文考虑微脉泽模型,研究了单原子脉泽中Dicke超辐射的影响。该模型包括一个微波腔,两个能级的里德伯原子被成对地抽运。我们考虑一种随机泵浦机制,它允许在任何时候腔中最多存在一对原子。我们分析了目前的系统,称为迪克微脉泽,和一个等效泵浦传统的单原子微脉泽之间的差异。这些差异归因于双原子系统中的Dicke合作性。我们还证明了双原子Dicke微脉泽与单原子级联双光子微脉泽是等价的。通过引入单光子失谐量,本理论进一步描述了真正的双光子微脉塞。详细讨论了单光子失谐量在单原子双光子微脉塞机制中的作用。这使我们指出,双原子腔动力学可以通过一个适当的标度从一个等效的单原子双光子微脉塞的结果进行验证。
2000-01-07 quant-ph
Dilute gas of ultracold two-level atoms inside a cavity; generalized Dicke model
考虑了原子质心运动和腔模变化对腔中超冷二能级原子气体的影响。我们使用广义Dicke模型,并分别分析了高斯和驻波模式形状的情况。由于原子的外部运动能与内部原子能和场能之间的相互作用,相图表现出标准Dicke模型中没有的新特征,如在正常相和超辐射相之间存在一级和二级相变。由于原子运动的量子描述,内部和外部原子的自由度是高度相关的,导致修改的正常和超辐射阶段。
2009-06-22 cond-mat.other 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
Loss induced collective subradiant Dicke behaviour in a multiatom sample
本文报道了$N$二能级原子与电磁场池耦合并紧密位于有耗腔中的精确动力学。在我们的方法的背景下,发现和非常透明的解释稳态辐射捕获效应。我们证明了在$N$原子-腔系统中初始只注入一个激发,损耗机制渐近地驱动物质样品朝向长寿命的集体次辐射Dicke态。所扮演的角色的紧密性的$N$原子相对于这样的合作行为被带到光和仔细讨论。
2004-06-24 quant-ph
Enhancing Quantum Entanglement Through Parametric Control of Atom-Cavity States
本文研究了电磁腔中两能级原子的Dicke态,发现在场能量远大于原子能级劈裂时,通过精确调节参数可选择并产生纯Dicke态,为量子工程与量子信息理论提供了重要应用。
2024-07-31 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
Dissipative Dicke model with non-linear atom-photon interaction
本文研究了最近在原子量子气体实验中实现的广义Dicke模型,它描述了N个二能级原子与单腔模的集体相互作用。该模型考虑了腔场的耗散,并包含了传统Dicke模型中不存在的非线性原子-光子耦合。通过考虑有限原子数N和所有的量子效应,我们扩展了以前半经典模型的理论研究。我们的结果表明,随着N的增加,量子期望值和半经典模型之间有很好的一致性,但也显示了相应的量子态的非线性原子-光子耦合的变化的奇异行为。
2013-05-01 quant-ph
Elimination of the A-square problem from cavity QED
我们推广了Power-Zineau-Woolley变换,得到了任意几何边界条件下腔量子电动力学的正则哈密顿量。该哈密顿量不含A平方项和不同原子间的瞬时库仑相互作用。腔QED的单模模型(Dicke,Tavis-Cummings,Jaynes-Cummings)是合理的,由一个逐项映射到建议的微观哈密顿量。作为一个直接的结果,关于电磁场中原子的迪克相变的不可行论证的基础消失了。
2013-10-02 quant-ph
Dicke model predicts a quantum phase transition from normal to superradiant phases for a two-level atomic ensemble coupled with an optical cavity at zero temperature. In a recent pioneer experiment [Nature 464, 1301 (2010)], such a phase transition has been observed using a Bose-Einstein condensate (BEC) in an optical cavity. Compared with the original Dicke model, the experimental system features finite temperature and strong atom-photon nonlinear interaction in BEC. In this Letter, we develop a finite temperature theory for the Dicke phase transition of a BEC in an optical cavity, taking int…
2012-02-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-equilibrium phase transition in a spin-1 Dicke model
我们利用$^{87}$ Rb原子最低F=1超精细能级的磁子能级实现了自旋为1的Dicke模型。我们在非平衡驱动条件下研究了该系统,预测该系统具有丰富的非平衡相和相变相图。我们观察到超辐射和振荡相位从腔输出光谱的理论预测。探索系统在很宽的参数范围内,我们得到的正常,超辐射和振荡阶段之间的边界,并与理论模型进行比较。
2016-12-20 quant-ph
Dicke model simulation via cavity-assisted Raman transitions
在量子力学中,Dicke模型对于理解耦合到单一电磁模式的原子的集体行为具有根本的重要性。在本文中,我们展示了一个迪克模型模拟使用腔辅助拉曼跃迁的配置使用反向传播的激光束。观测结果表明,运动效应应包括充分考虑的结果,这些结果与使用单光束和共传播配置的实验进行了对比。给出了一个理论描述,占在实验中使用的光束的几何形状,并表明运动效应的潜在作用。特别是一个模型,突出了多普勒展宽的影响所观察到的阈值。
2018-01-24 physics.atom-ph quant-ph
The Dicke Quantum Phase Transition with a Superfluid Gas in an Optical Cavity
相变描述了物理系统中状态的突然变化,例如流体和固体之间的转变。量子气体提供了一个机会,建立一个直接的联系之间的实验和通用模型,捕捉基本的物理。描述集体物质-光相互作用的一个基本概念是Dicke模型,该模型被预测显示出有趣的量子相变。在一个由玻色-爱因斯坦凝聚体耦合到光腔中形成的开放系统中,我们实现了Dicke量子相变,并观察到自组织超固相的出现.相变是由凝聚原子之间的无限长程相互作用驱动的。这些是由涉及腔模和泵浦场的双光子过程引起的。我们表明,超固态的相变可用迪克汉密尔顿量来描述,包括反旋转耦合项,并且超固态相与自发破缺的空间对称性有关。的相变的边界映射出与迪克模型定量协议。这项工作开辟了具有长程相互作用的量子气体领域,并提供了获得新量子相的途径。
2010-05-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Phase Transition in the Dicke Model
本文通过修改的Jaynes-Cummings模型推导出任意自旋N原子Dicke模型在独立同向和反向旋转耦合下的正常/超辐射量子相变。
2025-07-16 quant-ph
Dynamical properties of the finite-size Dicke model coupled to a thermal reservoir
研究了色散区中耦合到光子库的有限尺寸Dicke模型的动力学性质。在我们的哈密顿量中,系统-库耦合包含了与强原子-腔耦合相关的反旋转项。由于色散制度被认为是足够准确地描述内的有限维子空间的修饰状态的低能量状态的动力学。利用系统与库之间时间尺度的分离,在不忽略反旋项的情况下,导出了子空间中的马尔可夫量子主方程。腔模期望的时间演化表明,长寿命态的分岔对应于孤立模型中的超辐射跃迁。主方程明确给出了稳态解。稳态下一阶关联函数的数值计算结果表明,强的原子-腔耦合增强了相干性,软化了超辐射区的退相。
2018-10-13 quant-ph
Bose-Einstein Condensation versus Dicke-Hepp-Lieb Transition in an Optical Cavity
本文给出了单模光腔中理想玻色气体在横向激光驱动下的玻色-爱因斯坦凝聚与Dicke-Hepp-Lieb自组织跃迁之间相互作用的精确解.基于一个有效的行动的方法,我们确定了在任意温度下,它具有一个双临界点的过渡交叉的完整的相图。我们计算了在自发周期密度调制相位中原子的动态能带结构和相应的玻色-爱因斯坦凝聚临界温度的抑制。此外,我们还确定了在自组织跃迁附近由于腔光子与原子场的耦合而引起的极化激元谱的演化,这在玻色-爱因斯坦凝聚温度之上和之下是完全不同的.在低温下,Dicke-Hepp-Lieb转变的临界值随温度降低,因此热波动可以增强原子周期性排列的趋势。
2013-05-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase transitions with finite atom number in the Dicke Model
零温下二能级原子与单模腔场相互作用系统的序参量反映了在原子-腔场耦合强度达到临界值时存在量子相变。两个流行的例子是腔内光子的数量和激发原子的数量。相干态提供了一个平均场描述,在热力学极限下变得精确。利用对称性自适应SU(2)相干态(SACS)可以描述有限个原子的临界行为。投影处理后的变化,涉及SA能量表面的数值最小化,关联的有限数量相变与序参量,这源于SA能量表面中的两个局部极小值之间的竞争的不连续性。
2012-08-13 quant-ph
Engineering anisotropic Dicke model with dipole-dipole interaction for Rydberg atom arrays in cavity
本文提出利用腔中里德伯原子阵列和周期驱动构建带强偶极-偶极相互作用的各向异性 Dicke 模型,并实现反旋波项与旋波项比例的全范围可调。
2025-03-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Observation of Dicke Superradiance for Two Artificial Atoms in a Cavity with High Decay Rate
一个单独的激发二能级系统通过发射一个单光子而衰变到它的基态,这个过程被称为自发发射。根据量子理论,探测到发射光子的概率随着从二能级系统激发起经过的时间呈指数下降。1954年,迪克首先考虑了两个发射体在彼此非常接近的情况下发生衰变的更微妙的情况。他认为,一个两能级系统的发射动力学会因第二个系统的存在而改变,即使它处于基态。在这里,我们提出了一个接近理想的实现迪克的原始双自旋Gedanken实验,使用一个系统的两个单独可控的超导量子比特弱耦合到一个微波腔的快速衰减速率。的两个发射器的情况下,超辐射的明确表明,无论是在时间分辨测量的发射功率和通过完全重建的密度矩阵的发射场的光子数的基础上。
2014-12-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Polariton spectrum of the Dicke-Ising model
Dicke-伊辛模型描述了腔量子电动力学的设置,其中偶极子不仅与光子腔场耦合,而且通过偶极子-偶极子相互作用相互耦合。在这项工作中,我们diagonalise这样一个模型的玻色子polaritonic运营商的任意大的值的光-物质耦合和偶极-偶极相互作用的值,直到发病的铁磁伊辛相变。为了完成这一任务,我们利用高阶项的Holstein-Primakoff变换,开发了一种通用的方法,它允许解决正常相位的伊辛模型的玻色子激发的偶极-偶极相互作用的大值。我们的研究结果揭示了偶极-偶极和轻物质耦合强度之间的相互作用,以及它们对虚激发的影响,当相互作用变得与裸跃迁频率相当时,虚激发填充基态。
2017-07-12 quant-ph
Nonlinearity-assisted advantage for open Dicke-quantum batteries
本文研究开放 Dicke 量子电池中两类非线性(耦合非线性和非谐腔)对能量存储与提取的影响,发现非线性耦合可提升稳态 ergotropy 并缩短达到稳态的时间,且非线性强度与相干驱动强度存在互补关系,非谐腔则在瞬态区域及特定驱动条件下展现优势。
2025-07-19 quant-ph
Charging Dicke and Tavis--Cummings quantum batteries with a $\mathcal{PT}$-symmetric lossy--gain cavity pair
College of Physics and Electronic Engineering, Hengyang Normal University(衡阳师范学院物理与电子工程学院);School of Information Science and Engineering, Hunan Institute of Engineering(湖南工程学院信息科学与工程学院);Department of Maths and Physics, Hunan Institute of Engineering(湖南工程学院数学与物理系);Hunan Provincial Key Laboratory of Intelligent Sensors and Advanced Sensor Materials, and Department of Physics, Hunan University of Science and Technology(湖南科技大学物理学院及湖南省智能传感器与先进传感材料重点实验室)
研究宇称-时间对称损耗-增益腔对下Dicke和Tavis-Cummings量子电池的充电,发现破缺相提升能量、功率和ergotropy,最优工作点靠近奇异点。
2026-10-07 quant-ph
Quench dynamics in the Jaynes-Cummings-Hubbard and Dicke models
本文数值研究了 JCH 和 Dicke 两种量子电池模型的淬火充电动力学,发现最大充电功率随系统尺寸 N 及平均光子数 m 的平方根增大,且 JCH 模型中功率与光子-腔耦合 κ 的平方根成反比,未发现超充电现象。
2023-05-10 quant-ph
Entanglement-enhanced quantum sensing via optimal global control with neutral atoms in a cavity
University of Strasbourg and CNRS, CESQ and ISIS (UMR 7006), aQCess(斯特拉斯堡大学与法国国家科学研究中心,量子电子学与光谱学中心及强磁场综合光谱实验室);Center for Engineered Quantum Systems, School of Mathematical and Physical Sciences, Macquarie University(麦考瑞大学数学与物理科学学院工程量子系统中心)
本研究提出了一种利用最优全局控制制备纠缠态的协议,以提升量子传感的精度,克服光子损耗等噪声影响。
2026-01-23 quant-ph
Analytical solutions and genuine multipartite entanglement of the three-qubit Dicke model
我们提出了三个量子比特和单模腔耦合系统的解析解超越了驻波近似(RWA)。零阶近似给出了当量子比特远离腔体失谐时的正确解。一阶近似,称为广义行波近似(GRWA),产生了一个有效的可解哈密顿量,其形式与普通RWA哈密顿量相同,并且即使在共振情况下,其能级也比RWA有很大的提高.基于这些解析本征解,我们研究了两体纠缠和真正的多体纠缠。用GRWA计算的并发和GME的动力学与数值计算的结果一致。有趣的是,众所周知的纠缠突然死亡发生在二体纠缠动力学中,而不是在GME动力学中。
2016-07-13 quant-ph
"Bound luminosity" state in the extended Dicke model
本文推导了扩展Dicke模型的准经典运动方程,通过Jacobi椭圆函数解析求解出“束缚发光”态,揭示了腔内电磁场与二能级系统间的周期性能量交换,并数值研究了该半经典模型的混沌特性。
2023-03-25 cond-mat.supr-con quant-ph
Speeding Up Squeezing with a Periodically Driven Dicke Model
本文提出一种周期驱动Dicke模型的方法,通过共振驱动将系统转化为双轴反向扭转哈密顿量,从而比单轴扭转更快地产生海森堡极限纠缠态,并利用正交测量达到量子Cramér-Rao界精度,且在垂直腔系统中比OAT更稳健。
2024-04-12 quant-ph
On the critical exponent of a quantum noise driven phase transition: the open system Dicke-model
最近在一个由激光驱动的玻色-爱因斯坦凝聚体与光腔耦合的运动激发系统中观察到了Dicke模型的量子相变[1]。基于腔的系统本质上是开放的:光子可以从它们被检测到的腔中泄漏出来。即使在零温度下,光子数的连续弱测量也会导致不可逆的动力学过程,从而导致动态量子相变。然而,而临界点和平均场仅略有修改相对于基态的相变,纠缠和奇异量子关联的临界指数是显着不同的两种情况下。
2011-07-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Solitons in interacting Dicke models of coupled cavities with two-level systems
我们考虑耦合光学腔阵列,每个包含一个多原子系综。我们表明,在每个合奏耦合到各自的腔场的原子的合作动力学中固有的非线性允许孤波的形成。这种预测可以在最先进的半导体光子晶体微腔嵌入杂质进行测试。
2007-07-05 quant-ph
Fate of Quantum Scars and Chaos-Assisted Tunneling under Dissipation
Indian Institute of Science Education and Research-Kolkata(印度科学教育研究所-加尔各答)
通过耦合双组分玻色-约瑟夫森结与有损腔,研究开放耦合顶-迪克模型中的非平衡现象,发现光子损耗诱导自发同步和瞬态混沌,并识别两种耗散量子疤痕。
2026-10-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech nlin.CD
No singularities at the phase transition in the Dicke model
Dicke Hamilton描述了最简单的量子系统,其中原子与光子相互作用:N个两能级原子在一个只允许一种电磁模式的完美反射腔中。它也被成功地用来描述超导电路,其行为就像耦合到谐振器的人造原子。该系统在零温度下表现出向超辐射相的转变。当相互作用强度达到临界值时,腔中处于激发态的光子数和原子数以及它们的涨落都从零开始突然增加。采用自适应相干态,它表明,这些属性的规模与原子的数量,他们在临界点报告的分歧代表的限制时,这个数字趋于无穷大,并在此限制下,他们保持发散的superradiant阶段。解析表达式提出的所有感兴趣的观测量,任何数量的原子。与精确数值解的比较强烈支持的结果。
2011-04-04 quant-ph
Two-mode Dicke model from non-degenerate polarization modes
在耦合到两个正交偏振模的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中实现了一个具有竞争相互作用的非简并双模Dicke模型. BEC通过原子极化率的标量和矢量部分耦合到腔模。我们可以独立地改变这些耦合,并确定它们对自组织相变的影响。测量系统的相位,我们描述了从单模到双模Dicke模型的交叉。这项工作为实现自旋和密度的耦合相提供了前景。
2019-02-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum states preparation of an atomic ensemble via cavity-assisted homodyne measurement
原子系综的量子自旋态无论在基础研究还是在精密测量应用中都有着特殊的意义。本文提出了一种利用探测光场的零差测量制备原子系综集体量子态的方案。光腔增强了光子介导的原子间的有效相互作用,输出的探测光也可以与集体自旋态纠缠。通过选择性地测量输出光的正交度,我们可以制备各种量子态,包括Dicke态的叠加态和Dicke压缩态。通过重复零拍探测和使用较长的探测激光脉冲,可以提高所制备的量子态的保真度。我们的方案在现有技术条件下实验上是可行的,可用于量子力学和量子精密测量的进一步研究。
2018-09-13 quant-ph
Phase transitions in an Ising chain interacting with a single mode cavity field
我们研究了Dicke-和Ising-组合模型的热力学,该模型表现出丰富的二阶和量子相变现象。利用平均场论计算了体系的配分函数,并对体系的自由能进行了详细的分析,确定了体系的完整相图。分析揭示了一阶和二阶Dicke相变到超辐射态,和腔平均场在这个制度作为一个有效的磁场,这限制了伊辛链动力学参数范围内远离伊辛相变。具有一阶相变的物理系统是用于计量和校准目的的自然候选者,并且我们应用滤波器理论来表明物理系统对温度和外部场的灵敏度达到1/N海森堡极限。
2011-02-09 quant-ph
Dissipative dynamics and superradiant countinuous time crystal in a Rydberg-interacting Dicke system
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);Shandong Normal University(山东师范大学)
研究Rydberg-修饰Dicke系统中耗散与相互作用的相互作用,揭示其非平衡动力学及超辐射连续时间晶体相的形成机制。
2026-10-26 physics.optics quant-ph
Demonstrating W-type Entanglement of Dicke-States in Resonant Cavity Quantum Electrodynamics
非线性和纠缠是物理系统非经典的两个重要特征。我们研究了多达N=3个两能级系统的共振相互作用的动力学和一个单一的模式的电磁场共享一个单一的激励动态。我们观察到相干真空拉比振荡和他们的非线性加速跟踪所有量子比特和谐振器的时间布居。我们使用量子态层析明确地表明,动力学产生最大纠缠态的W类在一个时间限制的集体相互作用率。我们使用一个纠缠见证和三角来表征的状态,其保真度F=78%是有限的,在我们的实验中的串扰产生的同时量子位操作,这是缺乏在一个顺序的方法与F= 91%。
2013-01-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Universal gates for transforming multipartite entangled Dicke states
我们确定的最小数量的量子位,它是必要的访问,以便将迪克状态转换成其他迪克状态。一般来说,Dicke态中的量子位数不能通过仅访问单个量子位来通过变换门增加,这与其他多体纠缠态(如GHZ,W和簇态)形成直接对比。我们构造了一个普适的最优门,它通过最小的访问将自旋向上或自旋向下的量子比特加到任意的Dicke态上。我们还证明了一个通用门的存在,它可以转换任何大小的Dicke状态,只要它可以访问至少所需数量的量子位。我们的结果对离子阱、全光学装置和腔QED装置等物理系统中迪克态的产生具有重要影响,它们可用于各种量子信息处理任务。
2014-02-05 quant-ph
Implementation of the Dicke lattice model in hybrid quantum system arrays
广义Dicke模型可以在由金刚石中的氮空位(NV)中心耦合到超导微波腔的混合量子系统中实现。通过设计NV缺陷的两个自旋态之间的腔辅助拉曼跃迁,可以获得在超强耦合极限下的集体光-物质相互作用的完全可调谐模型。我们的分析所产生的非平衡相为一个单一的腔和耦合腔阵列表明,不同的超辐射相变可以观察到使用现有的实验技术,即使在存在大的非均匀加宽的自旋系综。Dicke格子模型的相图显示出耗散引起的明显特征,这可以作为驱动开放量子系统相变的真实实验特征。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dicke quantum spin glass of atoms and photons
最近对光学腔中强相互作用原子和光子的研究重新点燃了人们对原子量子比特耦合到离散光子腔模的Dicke模型的兴趣。研究了具有可变原子-光子耦合的多模Dicke模型。我们认为,一个量子自旋玻璃相可以出现,与随机的线性组合的腔模式超辐射。我们计算了原子和光子在这个量子相变的光谱响应函数,这两者都应该在实验中可以访问。
2011-11-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Steady-state spin order and superradiance beyond the Dicke limit
Department of Physics, Columbia University(哥伦比亚大学物理系)
研究非相干驱动原子系综在超越Dicke极限下的稳态自旋序,发现环腔和波导系统均支持N^2标度的超辐射,但序呈现两种不同形式:环腔中自发破缺镜面对称性产生手性序,波导中手性序共存形成相分离稳态。
2026-06-18 quant-ph
Two-photon exchange interaction from Dicke Hamiltonian under parametric modulation
考虑了单模腔与N>1个全同量子比特相互作用的非定常电路QED体系,其中一些系统参数受到弱的外部微扰。结果表明,在色散区,通过调节谐波调制频率(近似)为$2|Δ_{-}|$,可以实现双光子交换相互作用,其中$Δ_{-}$是原子-场的平均失谐量。对弱原子-光场耦合区进行了封闭的解析描述,数值模拟表明在本实验条件下可以观察到这种现象。
2017-12-24 quant-ph
Cavity cooling of a trapped atom using Electromagnetically-Induced Transparency
提出了一种结合腔增强散射和电磁感应透明的囚禁原子冷却方案。冷却动力学利用了三光子共振,它结合了激光和腔激发。结果表明,相对快速的基态冷却可以实现在Lamb-Dicke制度和大的合作。有效的基态冷却的参数正在进行的实验。
2011-12-01 quant-ph
We study trajectories of collective spin states of an ensemble of spinors. The spinors considered here are either trapped ions in free space or atoms confined in a cavity, both systems of which are engineered through their interactions with light fields to obey an effective Dicke model. In an appropriate limit of the Dicke model, one obtains one-axis twisting dynamics of the collective spin and evolution after a finite time to a spin cat state, or, in the long-time limit, the Dicke state $|S,0\rangle_x$, conditioned upon there being no photon emissions from the system (i.e., no quantum jumps).…
2021-08-17 quant-ph
Spontaneous polarized phase transitions and symmetry breaking in the imbalanced Dicke model
Shaoxing University(绍兴大学);Zhejiang Normal University(浙江师范大学);Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
本文研究非平衡Dicke模型中四能级原子系综的基态与量子相变,发现新型极化相、符号相关共存相,并揭示多种额外对称性及其由Coxeter群控制的破缺机制。
2026-09-30 quant-ph