近年來，中國科學院理論物理研究所研究員陳曉松及合作者系統研究了各向異性量子Rabi模型的量子相變問題，通過解析和數值計算模型的臨界指數和標度函數，在有限自由度系統的相變中建立了普適性概念，并論述了其與熱力學極限下傳統普適性概念的等價性。
量子Rabi模型是描述光和物質相互作用的簡單模型。其場景為一個二能級原子與單模玻色場的線性耦合系統，是量子光學、量子信息、凝聚態物理及各種人工量子系統中的基本模型。1936年，諾貝爾獎得主I.I.Rabi最早提了Rabi模型的半經典版本。1963年，E.T.Jaynes和F.W.Cummings提出旋轉波近似下的量子版本Rabi模型，即Jaynes-Cummings(J-C)模型，該模型在量子光學發展早期扮演了極其重要的角色。21世紀以來，Rabi模型的研究煥發了新的活力。該模型在各種實驗系統（如cavity QED、超導量子電路、離子阱、自旋-軌道耦合量子點等）的廣泛運用，為研究者們實現超強耦合，甚至是深強耦合提供了幫助；同時，更廣闊的實驗參數區域帶來的各種新物理現象，也對理論研究者們提出了新的挑戰——在量子Rabi模型中發現量子相變就是實例。傳統的相變理論認為，相變必須在熱力學極限下才能發生。在量子Rabi模型這種有限自由度系統中也能發生相變，很大程度上拓展了人們對相變本質的認識。但普適性作為相變中的核心概念，在量子Rabi模型相變的研究中并未被觸及。
陳曉松團隊認為，能否在有限自由度系統中建立普適性概念是本領域研究進一步發展的關鍵所在。據此，該團隊成功在解析計算等方面取得了突破，獲得了各向異性Rabi模型的相圖、標度函數、臨界指數；以上述成果為基礎，普適性的概念在有限自由度系統中得到了建立；進一步將結論推廣到任意原子數的Dicke模型中，并與熱力學極限下的傳統普適性概念進行了等價性論述。同時，該研究中也首次獲得了J-C模型連續相變的不連續標度函數。以上研究成果將對進一步理解量子Rabi模型及超強耦合相關的量子現象、量子相變和相變普適性概念等提供思路。
該研究在與北京計算科學研究中心、蘭州大學等單位科研人員的合作下完成，是相變與臨界現象和量子物理、凝聚態物理領域交叉合作的研究成果。相關研究成果發表在Physical Review Letters上，并被推選為亮點文章。該研究得到了國家自然科學基金、歐洲FET項目等的資助。
