磁振子 Dicke 超辐射相变的观测
量子物理
2025-04-08 v1 材料科学
光学
摘要
理论预言，当耦合强度超过临界值时，与单模腔光子耦合的二能级原子会展现出量子相变，进入一个即使在零温且无外部驱动下原子极化和光子场也非零的相。然而，这种超辐射相变（SRPT）现象因哈密顿量中抗磁项的存在而被一条不可行定理所禁止。在此，我们展示了 ErFeO 中磁振子 SRPT 的光谱学证据，其中光子 SRPT 中的光子模式（二能级原子）的角色由 Fe 磁振子模式（Er 自旋）扮演。Fe-Er 交换耦合中抗磁项的缺失确保了该不可行定理不适用。太赫兹和千兆赫兹磁光谱实验揭示了 SRPT 的特征——在临界点处，两个自旋-磁振子杂化模式分别出现弯折和软化。
引用
@article{arxiv.2401.01873,
title = {Observation of the Magnonic Dicke Superradiant Phase Transition},
author = {Dasom Kim and Sohail Dasgupta and Xiaoxuan Ma and Joong-Mok Park and Hao-Tian Wei and Liang Luo and Jacques Doumani and Xinwei Li and Wanting Yang and Di Cheng and Richard H. J. Kim and Henry O. Everitt and Shojiro Kimura and Hiroyuki Nojiri and Jigang Wang and Shixun Cao and Motoaki Bamba and Kaden R. A. Hazzard and Junichiro Kono},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.01873},
year = {2025}
}