Jaynes-Cummings模型的量子相变

本文中，我们提出一种实验可行的方案，通过在强耦合量子Rabi模型中调制二能级系统的跃迁频率来展示Jaynes-Cummings（JC）模型的量子相变。通过调节调制频率和振幅，旋转项的有效耦合强度与有效腔（原子跃迁）频率之比可进入深强耦合区，而反旋转项可忽略。由此得到深强JC模型。深强JC模型中耦合强度与共振频率之比比原来量子Rabi模型中的相应比值大两个数量级。我们的方案可用于原子-腔共振和非共振情形，且在较宽范围内有效。基态的非零平均腔光子数表明了量子相变的出现。进一步，我们展示了相图对原子-腔失谐和调制参数的依赖关系。我们方案中所用的所有参数均在当前实验技术可及范围内。我们的方案为研究有限尺寸系统的临界现象提供了新机制，无需经典场极限，从而为研究发生在超强乃至深强耦合区的基本量子现象打开了大门。