强关联电子与量子光耦合系统中的规范固定

我们讨论了由紧束缚方法等获得的投影低能模型所描述的、与量子光耦合的强关联电子的规范固定问题。借鉴量子光学领域的最新结果，我们提出了一种通用方法，用以写出偶极规范或库仑规范下的量子光-物质哈密顿量，二者通过幺正变换显式相连，从而即使在投影后也确保规范等价。投影后的偶极规范哈密顿量具有线性的光-物质耦合以及电子的瞬时自相互作用，类似于完整连续统理论中的结构。另一方面，在库仑规范中，光子场以高度非线性的方式通过修饰电子自由度的相位因子进入。我们表明，我们的方法推广了著名的 Peierls 近似，当仅考虑局域、on-site 轨道对光-物质耦合的贡献时，它即退化为该近似。作为应用，我们研究了一个近期在激子超辐射及相关 no-go 定理背景下被探讨的、与均匀腔模耦合的双轨道相互作用电子模型。利用两种规范，我们重现了基态中超辐射相的缺失，并表明在其之上的激发（由极化激元模式描述）反而包含非平凡的光-物质纠缠。我们的结果凸显了非微扰地处理库仑规范的非线性光-物质相互作用的重要性，以获得定义良好的超强耦合极限且不破坏规范等价。