Scully-Lamb 激光模型中的刘维尔谱坍缩
量子物理
2022-03-22 v3 统计力学
摘要
热系统相变与激光阈值在四十多年前首次被联系起来。尽管激光具有非平衡性质，直接应用于 Scully-Lamb 激光模型（SLLM）的 Landau 热相变理论指出，激光阈值是一个二阶相变，伴随 自发对称性破缺（SSB）。为捕捉 SLLM（即无饱和吸收体的单模激光）真正的非平衡相变，此处我们采用耗散相变的量子理论。我们的结果确认 SSB 可在激射阈值处发生，但与 Landau 理论及半经典近似相反，它们表明 SLLM 的“基本”相变是另一现象，我们称之为刘维尔谱坍缩；即无限简并的锥点出现。通过考虑带额外退相干的广义 SLLM，我们观测到二阶相变伴随刘维尔谱坍缩，但无对称性破缺。最令人惊讶的是，该相变对应于即便无 SSB 也出现的动力学多稳态。通常双稳态被量子涨落抑制，而此例中量子涨落的存在恰恰促成了双稳态。这一相当反常的双稳态刻画了激射真正的耗散与量子起源，可作为我们预言的实验特征，并我们展示其伴随涌现的动力学滞后。
引用
@article{arxiv.2103.05625,
title = {Liouvillian spectral collapse in the Scully-Lamb laser model},
author = {Fabrizio Minganti and Ievgen I. Arkhipov and Adam Miranowicz and Franco Nori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.05625},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 11 figures, minor typos corrected