Bloch-Siegert Shift in a Hybrid Quantum Register: Quantification and Compensation
结合不同类型量子位的吸引人的性质的量子寄存器对于许多不同的应用是有用的。它们也带来了许多挑战，通常与不同类型量子位之间耦合强度的巨大差异有关。一个例子是交变电磁场对特定门操作不针对的量子位的跃迁的非共振效应。这里所研究的例子被称为布洛赫-西格特位移。除非这些位移被考虑到，如果可能的话，补偿，否则它们可以完全破坏量子寄存器中包含的信息。在这里，我们定量研究这种影响的重要例子中的氮空位（NV）中心的金刚石，并演示如何可以消除。
2018-06-07 quant-ph
Fundamental limitation on qubit operations due to the Bloch-Siegert Oscillation
我们表明，如果拉比频率是可比的玻尔频率，使旋转波近似是不适当的，一个额外的振荡与拉比振荡。我们讨论了如何的敏感度的激发场的相位可能会造成严重的限制，涉及低频跃迁的量子比特的精确旋转。我们提出了一个方案，观察这种效应在原子束。
2002-12-20 quant-ph
Effects of the Bloch-Siegert Oscillation on the Precision of Qubit Rotations: Direct Two-Level vs. Off-Resonant Raman Excitation
在直接二能级量子比特系统中，当拉比频率与共振频率相当时，旋波近似是不合适的。在这种情况下，拉比振荡伴随着另一个频率为驱动场频率两倍的振荡，即所谓的布洛赫-西格特振荡（BSO），它取决于驱动场的初始相位。这种振荡可能会限制由直接二能级系统构成的量子比特的精确旋转。在这里，我们表明，在有效的两级lambda系统的情况下，BSO本质上是可以忽略的，这意味着当与强驱动场中的直接两级量子比特相比时，由这种lambda系统制成的量子比特的旋转精度更高。
2004-05-28 quant-ph
Bloch-Siegert shift of the Rabi model
我们应用一个简单的分析方法的基础上的一个酉变换来计算的布洛赫Siegert（BS）在整个驱动强度范围内的移位。通过与Floquet方法得到的数值精确的BS位移以及以前的BS结果的定量比较，我们证实了我们的计算结果不仅在弱驱动区是准确的，而且在强驱动区也是正确的。在中间强驱动区，BS位移的计算值与精确值基本一致。事实证明，我们对BS位移的计算超出了微扰。同时，在实验条件下，通过对激发态布居和探测抽运谱的监测，证明了由BS位移引起的特征。特别地，我们发现当驱动频率固定在系统的跃迁频率时，随着驱动强度的增加，探测-泵浦光谱的线形变得不对称，这可以从实验上得到验证。
2015-06-12 quant-ph
Bloch-Siegert oscillations in the Rabi model with an amplitude-modulated driving field
研究了当低频调制场的频率与高频调制场的Rabi频率相匹配时，振幅调制电磁场激发的量子比特在Rabi共振下的相干动力学.由于多光子过程在量子比特和低频驱动场之间的超强耦合处的相消干涉，拉比振荡完全由布洛赫-西格特效应引起。它在时间分辨相干动力学中被直接观测到，称为布洛赫-西格特振荡。在这种情况下，相干响应的傅里叶光谱中的三重峰被转换成双线，其中线之间的分裂等于布洛赫-西格特位移的两倍。这些不寻常的性质证明了在实验条件下与金刚石中的氮空位中心。
2020-02-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
An approximation formula for the Bloch-Siegert shift of the Rabi model
到目前为止，拉比模型的布洛赫-西格特位移仅通过数值计算或微扰理论计算，仅在弱或强驱动状态下有效。最近严、吕、郑[Phys.~修订版~ A { \bf 91}，053834（2015）]展示了如何将问题简化为求解三个非线性方程的系统。在这里，我们追求一种替代方法的基础上的扰动扩展外推技术。因此，我们能够推导出一个明确的解析近似公式的Bloch-Siegert位移的拉比模型，这是有效的所有参数制度，从弱到强的驱动。与数值精确的结果比较，在整个驱动强度范围内显示出良好的一致性。
2020-07-19 physics.atom-ph quant-ph
Stark effect and generalized Bloch-Siegert shift in a strongly driven two-level system
超导量子比特由振荡微波场以超强方式驱动，该振荡微波场通过非线性约瑟夫森能量耦合产生。观察到的斯塔克位移的“原子”的水平是如此明显，甚至超过最低阶的布洛赫-西格特位移的校正需要正确解释的测量。用腔共振吸收法计算了缀饰二能级系统的准能，结果与Floquet方法的计算结果一致。
2010-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of the Bloch-Siegert Shift in a Qubit-Oscillator System in the Ultrastrong Coupling Regime
我们测量了磁耦合到超导量子比特的$LC$谐振器的色散能级位移，这清楚地表明我们的系统工作在超强耦合区。大的动互感提供了$\approx0.82$ ~GHz的耦合能量，需要在Jaynes-Cummings模型的描述中添加反向旋转波项。当量子位处于对称点时，我们发现了50~MHz的布洛赫-西格特位移，与我们的分析模型完全一致。
2010-12-01 cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of the Bloch-Siegert shift in a driven quantum-to-classical transition
我们发现，色散量子比特腔拉比模型的反向旋转项可以产生相对较大的和非单调的布洛赫-西格特位移的腔频率作为系统驱动通过量子到经典的过渡。使用弱微波探测音，我们通过监测耦合到transmon的微波腔的谐振频率并由具有不同功率的微波场驱动，实验证明了这种效果。在弱驱动状态（量子相位）下，布洛赫-西格特位移表现为一个小的恒定频移，而在强驱动状态（经典相位）下，它呈现出振荡行为，作为腔中光子数的函数。实验结果与基于准能谱的数值模拟结果一致。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bloch-Siegert Shift and its Kramers-Kronig Pair
我们报告说，布洛赫Siegert位移出现在核磁共振（NMR）光谱也可以被证明是起源作为一个复杂的驱动诱导的二阶磁化率项的一部分。由此得到的移位项被证明具有吸收Kramers-Kronig对。理论处理涉及核自旋- $1/2$系统和自旋轴承分子在作用于后者的热涨落作用下的有限时间传播。有限传播子被构造来解释在自旋密度矩阵无限小地变化的时间尺度中发生的热涨落的许多实例。在系综平均之后，所得到的量子主方程直接从外部驱动产生有限的时间非局部复磁化率项，该磁化率项非常小，但在溶液状态NMR光谱中是可测量的。该磁化率项的色散部分源自外部驱动的非谐振分量，导致布洛赫-西格特位移。利用一个新的重聚焦章动实验，我们证实了二阶位移项的吸收Kramers-Kronig对的存在。我们的方法提供了一个单一的方法来解释松弛现象以及布洛赫Siegert效应，这在过去已经处理使用非并发技术。
2018-03-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Photon-Dressed Bloch-Siegert Shift in an Ultrastrongly Coupled Circuit Quantum Electrodynamical System
强耦合区之外的腔量子电动力学（QED）系统有望表现出有趣的量子现象。在这里，我们报告了一个直接测量的光子修饰量子比特跃迁频率高达四个光子利用相同类型的状态转换在一个超强耦合电路QED系统实现电感耦合超导通量量子比特共面波导谐振器。这证明了在超强耦合量子系统中对光子修饰的Bloch-Siegert位移的令人信服的观察。此外，我们的结果表明，光子修饰的布洛赫-西格特位移变得更加明显的光子数的增加，这是量子拉比模型的一个特点。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quasiperiodic trajectories drawn by the Bloch vector of the thermal multiphoton Jaynes-Cummings model
本研究针对含热涨落的多光子Jaynes-Cummings模型的Bloch矢量准周期演化问题，发现固定时间间隔的离散轨迹存在标度不变性等规律，揭示其源于低温极限下角频率为无理数的有限三角函数描述。
2025-05-22 quant-ph
Bloch Siegert Physics in a Reconfigurable Photonic Binary Lattice
Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
该研究通过可编程光子集成电路实现了二进制晶格中布洛赫-西格尔位移的实验验证，展示了强驱动量子光学现象和Floquet工程传输的可扩展测试平台。
2026-05-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Multiphoton Raman transitions and Rabi oscillations in driven spin systems
在基于Bogoliubov平均法的非久期微扰理论框架下，研究了振幅调制微波场驱动下自旋二能级系统中多光子Raman跃迁的相干动力学.这些转变的拉比频率的封闭形式的表达式已经获得超出旋转波近似的低频驱动组件。结果表明，在强低频驱动下，由于反共振相互作用引起的类布洛赫-西格特效应，驱动场高频分量修饰的自旋态发生了位移.我们预测，随着拉曼跃迁的阶数的增加，Rabi频率降低，并且Bloch-Siegert位移对该频率的贡献成为主导。研究发现，拉比振荡的振幅和相位强烈地依赖于低频场的初始相位以及与多光子共振的失谐量。本文报道了金刚石中氮空位中心的二阶和三阶喇曼跃迁的最新实验数据[Z。Shu等人，arXiv：1804. [10492]在我们的方法框架中得到了很好的描述。我们的结果为量子系统的相干控制提供了新的可能性。
2018-09-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact dynamics of quantum systems driven by time-varying Hamiltonians: solution for the Bloch-Siegert Hamiltonian and applications to NMR
理解由时变哈密顿驱动的量子系统的动力学行为特别困难。只有两个能级的系统还没有被完全理解，因为通常的方法包括哈密顿量的对角化在这种情况下不起作用。事实上，自从1954年马格努斯展开以来，没有一种全新的数学方法能够解决具有时变哈密顿量的量子运动方程。我们在这里报告一个完全不同的非微扰方法，称为路径和，这是始终保证收敛，产生精确的解析解在有限数量的步骤有限的系统，是不变的尺度变换下的量子态空间。路径和可以与任何状态空间归约技术相结合，并且可以从任何选定的子系统集合的单独的、孤立的演化中精确地重建多体量子系统的动力学。作为应用的例子，我们解析地解决了所有的二能级系统的动力学，以及一个多体哈密顿与NMR（核磁共振）的应用特别强调：布洛赫Siegert效应，相干破坏隧道和$N$ -自旋系统涉及的偶极哈密顿和自旋扩散。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Efficient entanglement operator for a multi-qubit system
在液态NMR量子计算中，三量子位分子的量子位2和3之间的选择性纠缠算符通常通过向量子位1施加一对短$π$脉冲来实现。这种方法被称为再聚焦，非常适合于异质分子。然而，当分子是同质的时，施加到量子位1的$π$脉冲经常在量子位2和3上引起不想要的$z$旋转，即使量子位2和3的$z$分量保持不变。这种现象被称为瞬态布洛赫-西格特效应，并且为了精确的栅极操作，需要对其进行补偿。我们提出了一种替代的重聚焦方法，其中将弱方脉冲施加到量子位1。这种技术具有抑制布洛赫-西格特效应的优点，使其适用于异质和同质分子。
2013-10-21 quant-ph
Effects of counterrotating interaction on driven tunneling dynamics: coherent destruction of tunneling and Bloch-Siegert shift
本文采用反转杂化旋转波方法（CHRW）研究了受驱动二能级系统（经典Rabi模型）的动力学行为。CHRW是一种基于带参数$ξ$的幺正变换的简单方法。这种方法超越了传统的行波近似（Rabi-RWA），更重要的是，仍然是RWA形式的重整化隧道强度和修改的驱动强度。重新制定的旋转波方法不仅具有相同的数学简单的拉比RWA，但也允许我们探讨的影响，反向旋转（CR）组件。我们专注于非共振的情况下，拉比RWA方法故障的属性。在较宽的参数范围内比较了不同RWA格式和数值精确方法的结果，结果表明CHRW方法给出了与数值方法一致的精确驱动动力学。此外，其他RWA方法出现的CHRW方法的各种限制情况。CHRW方法通过隧穿相干破坏和Bloch-Siegert位移清晰地揭示了CR项的影响。我们的主要结果如下：（i）明确给出了隧穿相干破坏的动力学，阐明了其对$Δ$的依赖性，定量上与精确结果一致;（ii）解析计算了CR调制Rabi频率和Bloch-Siegert位移，直到四阶都与精确结果相同;（iii）给出了不同RWA方法参数域的有效性，并对这些方法的动力学特性进行了比较。由于CHRW方法在数学上简单，易于处理，物理上清晰，它可以扩展到一些复杂的问题，这是很难做数值研究。
2018-03-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.chem-ph
Rabi oscillations in two-level systems beyond the rotating-wave approximation
在这里，我们使用微扰技术的平均方法的基础上，研究连续波和脉冲驱动的二能级系统（TLS）的拉比振荡。通过超越行波近似，特别是二阶微扰，我们得到了TLS共振频率的Bloch-Siegert位移，其中共振频率随驱动场振幅的增加而增加。该频移意味着拉比频率约为跃迁频率的40%或更高的短共振$π$脉冲在TLS中不能实现完全反转。因此，根据平均技术的分析结果的指导下，我们提出了两种方法来获得人口反转的TLS驱动的短$π$脉冲：一个啁啾和其他脉冲整形和近共振蓝移失谐。这两种方法最大限度地减少了由于布洛赫-西格特移位的失相，减少了TLS的激励对脉冲相位的依赖性，并且在实现完全的粒子数反转方面非常有效。
2015-07-17 quant-ph
Excitation transfer in two two-level systems coupled to an oscillator
我们考虑一个推广的自旋玻色子模型，其中两个不同的两级系统耦合到一个振荡器，在条件下，振荡器的能量是远远小于两级系统的能量，和振荡器是高度兴奋的。我们发现，两个能级系统的跃迁能量转移，产生一个布洛赫Siegert位移在每个两个能级系统类似的，如果其他的缺席。在与二能级系统和振子之间的能量交换相关的共振下，能级分裂与在布洛赫-西格特共振下的自旋玻色子模型中获得的能级分裂大致相同。然而，两个两能级系统之间的激发转移会产生共振，这种效应在自旋玻色子模型中不存在。我们使用一个单一的变换，导致一个旋转的系统中，负责的移位和分裂的条款可以确定。在与能量交换和激发转移共振的anticrossings的水平分裂占简单的两态模型和简并微扰理论，使用运营商出现在旋转的哈密顿量。
2008-03-13 quant-ph
Spin Resonance in Perspective of Floquet Theory and Brillouin-Wigner Perturbation Method
本文结合Floquet理论与Brillouin-Wigner微扰方法研究两能级自旋共振，发现上三角矩阵元决定共振发生，并直接求解出广义Rabi频率和Bloch-Siegert频移。
2024-07-01 quant-ph
Theoretical analysis of continuously driven dissipative solid-state qubits
我们研究了一个现实的模型驱动量子比特使用的数值解的布洛赫-Redfield方程以及分析近似使用高频计划。不同于理想化的双折射波模型适用于NMR或量子光学，我们研究的驱动项，既不是正交的静态项，也没有离开绝热能量值恒定。我们调查的基本动力学和分析在最近的实验中获得的光谱峰。我们表明，不同于在光波的情况下，该系统表现出非线性的驱动effects.We研究的光谱峰的宽度，并显示，如何通过比较第一和第二共振系统的参数进行全面的分析。我们概述了在低温下的NMR线宽公式的局限性，并表明，光谱峰经历了一个强烈的位移，远远超出了布洛赫Siegert位移的本征频率。
2003-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Exact Solution for a Two-Level Atom in Radiation Fields and the Freeman Resonances
利用复分析的代数方法，精确求解了二能级原子与单色光场相互作用的波动方程。得到了准能量的封闭形式表达式，表明无论初始能级间距或位移能级间距是驱动频率$ω$的整数倍，Bloch-Siegert位移总是有限的.我们还发现，波函数，虽然有限的原始能级间距是一个整数倍的$ω$，成为发散时，强度相关的移动的能量间距是一个整数倍的光子能量。这一结果提供了，在文献中第一次，从头算理论解释的发生在阈值以上的电离实验中观察到的弗里曼共振。
2005-09-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Conditional squeezing induced by a two-level system: arbitrary-time Magnus coefficients in the quantum Rabi model
University of Toronto（多伦多大学）
本文利用Magnus展开处理量子拉比模型，发现二阶演化算子包含依赖于原子状态的条件压缩项，并分析了其标度行为，揭示了与SU(1,1)代数的联系。
2026-06-15 quant-ph
