双模三能级量子Rabi模型中的量子相变与临界行为

我们研究了一个描述双模玻色场与三能级原子相互作用的扩展量子Rabi模型。当原子能量尺度与玻色场频率之比$\eta$趋于无穷大时，发现这一少自由度模型存在量子相变。当两个最低能级简并时，给出了一个解析解。据此，我们认识到该模型的相图由三个区域组成：一个正常相和两个超辐射相。正常相与两个超辐射相之间的量子相变是二阶的，涉及离散$Z_{2}$对称性的自发破缺。另一方面，两个不同超辐射相之间的量子相变是不连续的，其相边界线与连续$U(1)$对称性有关。对于足够大但有限的$\eta$，解析推导并数值验证了标度函数和临界指数，由此确定了该模型的普适类。