混合量子比特-腔光力学中的 $\bf A^2$-鲁棒超辐射相变

$\mathbf{A}^2$ 项对在腔量子电动力学中实现超辐射相变 (SPT) 构成了根本性挑战。在此，我们提出了一种混合量子系统，无论 $\mathbf{A}^2$ 项是否存在，该系统都能实现超辐射相变。该系统由一个量子比特、一个机械模式和一个光学腔组成，其中量子比特和机械模式构成量子 Rabi 模型，而机械模式和腔构成光力学系统。至关重要的是，辅助腔引入了一个可切换的 $\mathbf{A}^2$ 项，它能有效抵消甚至完全消除原始的 $\mathbf{A}^2$ 效应。这使得超辐射相变的可控观测成为可能，并通过声子的二阶等时关联函数 $g^{(2)}(0)$ 进行诊断。此外，辅助腔以指数方式降低了临界耦合强度，显著放宽了实验要求。另外，我们证明了正常相中的声子表现出聚束效应，而在超辐射相中则表现出相干性。有趣的是，在两个相中都发现了高阶压缩，并且在超辐射相变点处实现了近乎完美的高阶压缩，这使其成为超辐射相变行为的探针。我们的工作表明，将光力学与腔量子电动力学混合，为在存在 $\mathbf{A}^2$ 项的情况下探索超辐射相变物理提供了一条有前景的途径。