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

光與原子相互作用系統(tǒng)一方面可實現(xiàn)強(qiáng)耦合作用的人工調(diào)制，另一方面可操縱贗磁場來誘導(dǎo)新的物理現(xiàn)象流動性，因此被廣泛地用來模擬量子多體系統(tǒng)的新奇量子相的產(chǎn)生效高化。近年來，重慶大學(xué)張瑜瑜副教授和國內(nèi)外同行發(fā)現(xiàn)反應能力，光與單原子強(qiáng)耦合的量子拉比模型這種少體系統(tǒng)中的超輻射相變部署安排，與熱力學(xué)極限下無窮多原子的Dicke模型具有類似的量子相變行為。然而投入力度，光-原子強(qiáng)耦合的多體系統(tǒng)的嚴(yán)格解很困難效果，其豐富的量子相變和臨界現(xiàn)象研究具有挑戰(zhàn)性。

        最近技術，重慶大學(xué)張瑜瑜副教授改善，胡自翔研究員，張學(xué)鋒研究員最新，與中物院研究生院傅立斌教授發揮重要作用，蘭州大學(xué)羅洪剛教授，美國Rice University浦晗教授敢於挑戰，提出了量子拉比三角模型作為合成規(guī)范場的最小單元資源優勢，SC研究了人工磁場誘導(dǎo)的光子躍遷所產(chǎn)生的新量子相。該工作在原子頻率極限下給出了系統(tǒng)的嚴(yán)格解析解過程中，發(fā)現(xiàn)了弱耦合的非相干量子相（iCP）振奮起來，和強(qiáng)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 和手性對稱性特征更加明顯，后者破壞了Z2 對稱性增多。研究表明，人工規(guī)范場可調(diào)制光子流運(yùn)動的方向性，誘導(dǎo)cCP到nCP的一級量子相變估算；而iCP到兩種相干相的變化屬于二級量子相變，準(zhǔn)確計算其臨界指數(shù)達到，與Dicke模型超輻射相變屬于相同的普適類深入各系統。 該工作不僅可模擬人工規(guī)范場下二維光與原子強(qiáng)耦合多體系統(tǒng)以及冷原子系統(tǒng)的許多物理現(xiàn)象，而且將來可以應(yīng)用到量子計算模擬研究中的可能性。

該工作于2021年8月2日以重慶大學(xué)第一單位和通訊單位在Physical Review Letters上發(fā)表論文“Quantum phases in a quantum Rabi triangle"（量子拉比三角體系中的量子相）進一步推進，重慶大學(xué)張瑜瑜副教授為論文的第一作者和通訊作者不可缺少，重慶大學(xué)張學(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)基金委明確相關要求、重慶市自然科學(xué)基金服務為一體，中組部“海外高層次人才引進(jìn)計劃"，中央高刑攸c；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)-前沿科學(xué)與AA性卡脖子技術(shù)研究子項等的支持和資助相互配合。