空腔介导的电子-电子相互作用:石墨烯中狄拉克态的重整化
将材料嵌入光学腔已成为调控材料性质的一种策略。精确模拟材料中电子与腔内量子光子涨落的相互作用,对于理解和预测腔诱导现象至关重要。本文基于无光子自洽哈特里-福克框架,发展了一种非微扰量子电动力学方法,用于模拟晶体材料中电子与腔光子的耦合。研究人员应用该理论方法研究石墨烯与不同偏振类型腔光子模式真空场涨落的耦合。腔光子会引入源于光量子特性的非局域电子-电子相互作用,导致狄拉克能带显著重整化。与石墨烯耦合经典圆偏振光场时出现拓扑狄拉克能隙的情况不同,量子线偏振光子模式诱导的非局域相互作用会形成平带并开启拓扑平庸的狄拉克能隙。当引入两个对称腔光子模式时,狄拉克锥虽保持无能隙态,但费米速度重整化仍表明非局域相互作用的关键作用。这些效应在相干光子模式的经典极限下会消失。这一新型自洽理论框架为强耦合光-物质系统中的非微扰量子效应模拟开辟了道路,有助于更全面地发现腔诱导的新型量子现象。
