Many-body quantum optics 中的偶极子有序相变：平衡量子自旋的解析图示方法
量子气体
2024-12-03 v3 强关联电子
摘要
具有大量相互作用伙伴数的量子自旋模型常用于描述现代的 many-body 量子光学系统，如 Rydberg 原子阵列、原子腔体系统或阱离子晶体。对于理论分析，通常会应用均匀场 (mean-field, MF) 假设。然而，除了所有互相作用或强长程相互作用的特殊情况外，MF 假设仅提供近似结果。本文基于图式扰动理论，对量子自旋关联子在热力学平衡状态下的均匀场理论提出系统性的修正。我们的解析结果适用于任意晶格几何和自旋长度 S。我们提供了用于 Ising 模型、Heisenberg 模型和横向场 Ising 模型的预计算且易于使用的构建模块，这些模型在对称未破坏的情形下。我们通过计算磁相边界和激发能隙来展示该方法的质量和简单性。我们还处理了 Dicke-Ising 模型的基态超辐射问题，显示均匀场相边界的修正项消失。
引用
@article{arxiv.2407.18156,
title = {Dipolar ordering transitions in many-body quantum optics: Analytical diagrammatic approach to equilibrium quantum spins},
author = {Benedikt Schneider and Ruben Burkard and Beatriz Olmos and Igor Lesanovsky and Björn Sbierski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.18156},
year = {2024}
}
备注
corrected Eq. (A1) and minor improvements, close to version accepted in Phys. Rev. A