Dirac Landau 极化子不存在超辐射相位转变

光子汇聚到宏大受限基态——超辐射相位转变（SRPT）——是腔量子电动力学（cQED）最显著的预测之一，却在平衡条件下超过五十年仍未实现。这种转变是否能在光-物质耦合系统中存活仍有争议，已有广泛确立的“无”定理在多个模型中予以排除。石墨烯的环流子跃迁与 terahertz（THz）腔体强耦合正处于此争论之中。到领先阶，电子的线性 Dirac 色散不产生确保该定理的磁性 $\vec{A}^2$ 项，使石墨烯成为最干净的、可逃避“无”定理的相位转变的候选者。本文报告了单层石墨烯片 ultrastrong 耦合到单个互补分裂环振荡器的首次 THz 光谱测量。通过调节载流子密度，我们将系统从弱耦合扫入 ultrastrong regime，达到归一化耦合 $\Omega_\text{R}/\omega_\text{cav} \approx 0.4$。这已进入第二阶 SRPT 将通过下方极化子分支软化而显现的范围，我们未观察到这种现象。相反，完整的极化子色散由从头文件推导的 Hopfield 哈姆顿量量化再现，后者使用考虑腔体次亚波长特性的近场模型。我们的结果为二维 Dirac 系统中基于腔体驱动的相位转变提供了实验基准，排除了在目前可达的最强耦合下石墨烯 Landau 极化子中存在“无”定理逃逸的 SRPT，并对提议中利用真空诱导有序的固态 cQED 产生的直接影响。