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        重慶大學(xué)(xué)物理學(xué)(xué)院 | 光與原子強耦合系統的新奇量子相研究登PRL

        時(shí)(shí)間:2021-08-24      點(diǎn)(diǎn)擊次數:3059

        重慶大學(xué)(xué)物理學(xué)(xué)院 | 光與原子強耦合系統的新奇量子相研究登PRL


        光與原子相互作用系統一方面可實(shí)(shí)現強耦合作用的人工調制,另一方面可操縱贗磁場(chǎng)(chǎng)來(lái)(lái)誘導新的物理現象,因此被廣泛地用來(lái)(lái)模擬量子多體系統的新奇量子相的產(chǎn)(chǎn)生。近年來(lái)(lái),重慶大學(xué)(xué)張瑜瑜副教授和國內外同行發(fā)(fā)現,光與單原子強耦合的量子拉比模型這種少體系統中的超輻射相變,與熱力學(xué)(xué)極限下無(wú)(wú)窮多原子的Dicke模型具有類(lèi)(lèi)似的量子相變行為。然而,光-原子強耦合的多體系統的嚴格解很困難,其豐富的量子相變和臨界現象研究具有挑戰性。

         

                最近,重慶大學(xué)(xué)張瑜瑜副教授,胡自翔研究員,張學(xué)(xué)鋒研究員,與中物院研究生院傅立斌教授,蘭州大學(xué)(xué)羅洪剛教授,美國Rice University浦晗教授,提出了量子拉比三角模型作為合成規范場(chǎng)(chǎng)的最小單元,SC研究了人工磁場(chǎng)(chǎng)誘導的光子躍遷所產(chǎn)(chǎn)生的新量子相。該工作在原子頻率極限下給出了系統的嚴格解析解,發(fā)(fā)現了弱耦合的非相干量子相(iCP),和強耦合下光子流的手性相干相(cCP)和正常相干相(nCP),前者破壞了Z2 和手性對稱(chēng)(chēng)性,后者破壞了Z2 對稱(chēng)(chēng)性。研究表明,人工規范場(chǎng)(chǎng)可調制光子流運動(dòng)(dòng)的方向性,誘導cCP到nCP的一級量子相變;而iCP到兩種相干相的變化屬于二級量子相變,準確計算其臨界指數,與Dicke模型超輻射相變屬于相同的普適類(lèi)(lèi)。 該工作不僅可模擬人工規范場(chǎng)(chǎng)下二維光與原子強耦合多體系統以及冷原子系統的許多物理現象,而且將來(lái)(lái)可以應用到量子計算模擬研究中。





        該工作于2021年8月2日以重慶大學(xué)(xué)第一單位和通訊單位在Physical Review Letters上發(fā)(fā)表論文“Quantum phases in a quantum Rabi triangle"(量子拉比三角體系中的量子相),重慶大學(xué)(xué)張瑜瑜副教授為論文的第一作者和通訊作者,重慶大學(xué)(xué)張學(xué)(xué)鋒研究員為共同通訊作者。此項研究得到了國家自然科學(xué)(xué)基金委、重慶市自然科學(xué)(xué)基金,中組部“海外高層次人才引進(jìn)(jìn)計劃",中央高?;究蒲袠I(yè)(yè)務(wù)(wù)費-前沿科學(xué)(xué)與AA性卡脖子技術(shù)(shù)研究子項等的支持和資助。

         






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