光学腔中一维玻色-哈伯德模型的奇异超固相*

周晓凡 樊景涛† 陈刚3) 贾锁堂

1) (山西大学,激光光谱研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006)

2) (山西大学,极端光学协同创新中心,太原 030006)

3) (山东师范大学,光场调控及应用协同创新中心,济南 250358)

利用密度矩阵重整化群计算了光学腔中一维无自旋玻色-哈伯德模型的基态.通过研究超流序、局域密度分布、二阶和三阶关联函数,发现该系统出现了超越平均场理论的两个奇异超固相.这两个超固相同时具备对角和非对角长程序,其中一个展现出包络形式的密度调制振荡,另一个展现出均匀的密度分布.另外,结合光场的超辐射序参量和腔内的平均光子数,发现奇异超固相与腔光场的涨落存在密切关系.该工作给出了光学腔内玻色哈伯德模型的超越平均场理论的新物理,并提供了探索光学腔内光与物质集体物态的完整计算方法.

1 引言

超冷量子气体为多体相互作用系统的量子模拟提供了独特的环境[1].将超冷量子气体俘获在光学晶格中可以模拟强关联晶格模型,其中最典型的模型是玻色-哈伯德模型.这一模型中存在超流相和莫特绝缘体之间的量子相变[2−4].在超冷原子实验中,原子间具有天然的有限长程相互作用,它可以通过Feshbach 共振技术进行调节[3,4].而凝聚态系统中还存在大量由无限长程相互作用驱动的多体现象,这为基于超冷原子的量子模拟提出了新的挑战.幸运的是,光学腔中的光子可以充当原子间沟……