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自旋相干态变换和自旋-玻色模型的基于变分法的基态解析解

杨晓勇 薛海斌 梁九卿

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自旋相干态变换和自旋-玻色模型的基于变分法的基态解析解

杨晓勇, 薛海斌, 梁九卿

Spin coherent-state transformation and analytical solutions of ground-state based on variational-method for spin-Bose models

Yang Xiao-Yong, Xue Hai-Bin, Liang Jiu-Qing
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  • 提出一种基于自旋相干态变换求解自旋-玻色模型基态的变分法, 并将其用于单原子模型, 得到旋波近似和非旋波近似情形下的解析基态能量和波函数, 特别是在光场与原子的弱、强耦合区域都与数值对角化结果符合得很好. 另外, 该方法也可以直接用于求解任意原子数的Dicke模型基态和相应的量子相变研究, 而通常基于Holstein-Primakoff变换的变分法, 原则上只适用于原子数趋于无穷的热力学极限情形.
    We present a variational method for the ground-state solutions of the spin-Bose models by means of the spin coherent-state transformation. For the Jaynes-Cummings (J-C) models with and without the rotating-wave approximation, the ground-state energies obtained by this method are in perfect agreement with the results from numerical diagonalization in the whole region of the coupling between a light field and an atom. The present variational-method can be directly used to solve the ground-state energies of the Dicke models with arbitrary atom-numbers and furoher study the quantum phase transition; while the variational-method based on the Holstein-Primakoff transformation is only valid in principle for the thermodynamic limit with the atom-number tending to infinity.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11204203, 11275118)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11204203, 11275118).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-24
  • 修回日期:  2013-02-21
  • 刊出日期:  2013-06-05

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