腔QED晶格中光的相变

通过将单个腔QED系统连接成晶格而实现的强相互作用原子和光子系统，被视为量子模拟的新平台。虽然与其他相互作用量子粒子系统共享重要性质，但本文论证光-物质相互作用的本质产生了凝聚态或原子物理装置中无类似物的独特特征。通过讨论一个晶格模型——其中离域光子通过Rabi模型描述的基本光-物质相互作用与两能级系统局域耦合——的物理，我们论证包含迄今为止被忽略的反旋项对于从真空中稳定相关光子的有限密度量子相至关重要，而无需人为设计的化学势。我们展示了光子离域与Rabi非线性之间的竞争驱动系统跨越一种新的$Z_2$宇称对称性破缺量子临界性，介于两个有能隙相之间，这与量子光学的Dicke相变和量子磁性的伊辛临界点具有相似性。我们讨论了相图以及低能激发谱，并给出了临界量的解析估计。