耗散Dicke-Bose-Hubbard模型中光的量子相变

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本文主要研究了环境对Dicke-Bose-Hubbard模型中光的量子相变的影响。首先我们将腔场与环境、原子与环境看作一个整体,通过准玻色子方法消除环境的无穷自由度并通过单格点平均场近似给出开放系统的等效哈密顿量。然后以每个腔内含有两个二能级原子为例,用微扰论方法给出体系的本征值和超流序参量的解析解。由于腔场与原子都存在耗散,因此体系的超流序参量会随着时间演化。当体系开始处于超流态时,由于它与环境的相互作用会让光子趋于局域化而发生超流-莫特绝缘相变,而理想情况下的体系将一直处于超流相。相反的,如果体系开始处于莫特绝缘态时,随着腔间隧穿率的增大理想和耗散情况下体系都将重铸相干,而耗散体系相干的重铸则需要更大的隧穿率。重铸相干的腔间隧穿率临界值与体系的共振频率、腔内光子数以及与环境的作用时间等参数有关。最后,我们用数值方法对角化每个腔内含有多个二能级原子时体系的有效哈密顿量并且给出相图。研究结果表明耗散会破坏体系的相干性,使超流区域变小并使莫特叶的结构发生变化。此外,莫特叶的数目与大小也依赖于腔内的原子数和光子数。当光子数一定,随着每个腔内的二能级原子数的增多有效排斥势也会变大,因此莫特叶会变小并逐渐消失,体系趋于经典,其中耗散体系莫特叶的变化更明显。当原子数一定时,随着光子数的增多相图中莫特叶的数目增多。
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