Tavis-Cummings 晶格模型的量子相变与激发

控制量子光学和原子系统的巨大进展激发了利用光实现强关联多体系统的新实验构想。这些系统由限制在光学腔中的光子组成，光子与原子或类原子结构发生强相互作用。由于两种粒子之间的相互作用，出现了光学非线性，导致从莫特相到超流相的量子相变。在这里，我们研究 Tavis-Cummings 晶格模型，该模型描述了每个腔中包含多个类原子结构的光-物质系统。特别地，我们研究了界定莫特相与超流相的相边界，以及二维 Tavis-Cummings 晶格模型的基本激发随每个腔中类原子结构数量的变化。为了获得结果，我们采用了变分团簇方法。我们评估了两种粒子的谱函数和态密度，这使我们能够表征光-物质系统的基本激发。这些激发被称为极化激元，是光子和原子激发的叠加。我们引入极化激元准粒子作为两种粒子的适当线性组合，并分析了其组成成分的权重。我们的结果证明了量子相变和基本激发对每个腔中类原子结构数量的依赖性，从而为光-物质系统的物理提供了有价值的见解。