石墨烯中电子相互作用的新发现：光子腔如何改变电子行为

光学腔通过调控电磁真空涨落来改变凝聚态系统基态性质，例如影响分子反应路径、电子输运等，是当前研究热点。但现有理论多依赖微扰近似，难以捕捉腔光子诱导的非局域电子相互作用这一量子本质效应。本研究提出无光子量子电动力学哈特里-福克（QED-HF）理论框架，通过高频下折叠光子自由度，得到包含局域和非局域电子相互作用的有效哈密顿量，可自洽处理电子-光子集体强耦合，无需微扰展开。将该框架应用于石墨烯-腔光子系统，发现：1) 圆偏振光子破坏时间反演对称性，诱导拓扑非平庸狄拉克能隙，非局域相互作用进一步增大能隙；2) 线偏振光子因各向异性非局域相互作用，使狄拉克能带呈楔形，打开拓扑平庸能隙；3) 引入两个各向同性线偏振光子时，石墨烯对称性恢复，狄拉克锥保持无隙，但费米速度因非局域相互作用发生重整。该理论首次揭示腔量子真空涨落诱导的非局域电子相互作用对狄拉克态的调控机制，为光-物质强耦合系统非微扰量子效应研究提供普适方法，有望推动腔诱导新奇量子现象的发现。