与量子电磁场强耦合的晶格电子的有效理论
强关联电子
2022-05-03 v2
摘要
最近的实验揭示了通过腔体几何限制或量子模拟器中的人工规范场等手段，制造与电磁场量子涨落强耦合的晶格电子系统的诱人可能性。在这项工作中，我们发展了一种高频展开方法，以构建与具有任意色散的离共振光子模式连续谱强耦合的晶格电子的有效模型。该理论在光-物质耦合强度上为非微扰的，因此特别适用于超强光-物质耦合 regime。利用有效模型，我们展示了电子能带的色散和拓扑如何被腔体调控。特别地，由于空间各向异性的能带重整化，准一维物理可以在二维方晶格中涌现；当腔体设置破坏时间反演对称性时，可在蜂窝晶格中诱导出拓扑非平庸的反常量子霍尔态。我们还证明，光子介导的相互作用诱导出一种不同于截断光-物质耦合模型中讨论的配对密度波态的非常规超导配对相。最后，我们研究了一个法布里-珀罗腔的实际设置。我们的工作提供了一个系统性框架来探索强光-物质耦合导致的涌现现象，并指出了在固体中调控有序态和拓扑态的新方向。
引用
@article{arxiv.2105.08711,
title = {Effective theory of lattice electrons strongly coupled to quantum electromagnetic fields},
author = {Jiajun Li and Lukas Schamriß and Martin Eckstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.08711},
year = {2022}
}