Broken selection rule in the quantum Rabi model
理解光与物质之间的相互作用对于量子电动力学的基础研究和量子技术的发展非常重要。量子拉比模型捕捉了一个原子与一个光子在所有耦合强度下相互作用的物理过程。我们报告的共振跃迁，打破了量子拉比模型中的选择规则的光谱观察，实施使用$LC$谐振器和人造原子，超导量子比特。系统的本征态由具有相对符号的裸量子比特谐振器态的叠加组成。当量子比特-谐振器耦合强度与它们自己的频率相比可以忽略不计时，在存在谐振器驱动的情况下，不同符号的激发本征态之间的矩阵元素非常小，从而建立了符号保持选择规则。在这里，我们的量子位谐振器系统在超强耦合机制下运行，其中耦合强度为谐振器频率的10%，允许激活并检测到符号变化的跃迁。这项工作表明，符号变化的过渡是一个明确的，独特的签名系统中的量子拉比模型的超强耦合制度。这些结果为进一步研究多量子比特和多光子模型中的保号选择规则铺平了道路。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Spontaneous localisation from a coarse-grained deterministic and non-unitary dynamics
本文探讨量子系统在确定性非幺正保范演化下的行为，通过双量子比特模型证明线性叠加被打破，且粗粒化后结果遵循玻恩概率规则，揭示了非幺正性与随机性在客观坍缩模型中的不同作用。
2023-10-21 quant-ph
Measurement-Induced Quantum Synchronization and Multiplexing
本文提出连续测量的量子多体系统在单轨迹层面可发生测量诱导的同步转变，给出了该现象的一般判据，并引入了利用量子叠加的量子多路复用机制。
2024-01-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Spontaneous breaking of spatial and spin symmetry in spinor condensates
量子涨落的参量放大构成了自发对称性破缺的基本机制。在我们的实验中，旋量凝聚作为一个参数放大器的自旋模式，导致双重自发破缺的空间和自旋对称性的放大云。我们的实验允许在特定的空间贝塞尔样模式的放大的精确分析，允许详细了解的双重对称性破缺。在共振，创造涡旋-antivortex叠加，我们表明，圆柱形的空间对称性是自发打破，但相位压缩防止自旋对称性破缺。然而，如果非简并自旋模式有助于放大，量子干涉导致自旋相关的密度分布，因此自发形成的纵向磁化模式。
2010-07-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Solitary waves explore the quantum-to-classical transition
本文提出在玻色-爱因斯坦凝聚体中通过明亮孤立波碰撞研究量子到经典转变，发现孤立波系综先失去相位相干性再产生纠缠，并基于五次平均场方程的相空间解释了这一退相干先行的必要性。
2022-10-03 quant-ph
Global geometric entanglement in transverse-field XY spin chains: finite and infinite systems
利用纠缠的几何度量研究了任意长度量子XY自旋链中的纠缠。从微扰的角度直观地解释了纠缠的产生。精确求解了该模型，并对最低两个能级的能谱进行了测定和分析。在整个相图上获得纠缠，并且其行为可以用于描绘相图中的边界。例如，纠缠的场导数沿着临界线变得奇异。发散的形式被证明是由控制量子相变的普适类决定的。临界附近的纠缠可以通过类似于自由能的标度假设来理解。在相图中，纠缠密度沿所谓的无序线消失，基空间是双简并的，由两个乘积态所张成。研究了最低两态叠加时的纠缠。尽管纠缠的确切值取决于叠加的具体形式，但在热力学极限下，纠缠密度与叠加无关，表明纠缠密度对基态是否自发$Z_2$对称破缺不敏感.我们还从两个不同的角度研究了临界点纠缠的有限尺寸标度：（1）纠缠密度对系统尺寸的场导数的最大值，用于由纠缠的行为推导Ising类的关联长度指数;（2）对纠缠密度与系统尺寸的关系进行修正，修正系数具有普适性（但对两个最低态有不同的值）。
2010-12-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium quantum order at infinite temperature: spatiotemporal correlations and their generating functions
局域化保护量子序将对称破缺和基态有序的概念扩展到任意能量的单个本征态。实例包括Floquet系统中的多体局部静态和$π$ -自旋玻璃。这样的顺序固有地是动态的并且难以检测，因为序参量通常在不同的本征态之间随机变化，需要初始状态针对的本征态的特定叠加。我们表明，两次的调制器克服了这一点，反映了存在或不存在的本征态顺序，即使在完全混合，$infinite$ $temperature$状态。我们展示了如何时空的mixtators产生的最近推出的动态势，证明这明确使用伊辛和Floquet $π$ -自旋玻璃，并专注于功能，反映了那些平衡统计力学，如双峰电位在破碎阶段。
2018-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Construction of quantum dark soliton in one-dimensional Bose gas
一维经典非线性薛定谔方程中的暗孤子解与Lieb-Liniger模型中II型激发对应的yrast态有关。然而，这种关系是不平凡的，仍然不清楚，因为一个暗孤子在空间中的本地化打破了平移对称性，而yrast状态是几何不变的。在本工作中，我们构造了一个破缺的量子孤子态，并研究了它与yrast态的关系。通过将量子暗孤子解释为经典暗孤子的波函数的玻色-爱因斯坦凝聚，我们发现量子暗孤子态只对yrast态有很大的权重，这在自由玻色子极限下得到了解析证明，在弱耦合区得到了数值验证.通过推广这些结果，我们得到了量子孤子态的一个无参数表达式，它可以表示为高斯权重的yrast态的叠加。这种量子孤子态的密度分布与经典暗孤子的密度分布非常一致。研究了量子暗孤子的动力学行为，发现在弱耦合极限下，暗孤子的密度分布随耦合常数的增大而衰减，但衰减时间随耦合常数的增大而增大。
2018-11-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurement induced faster symmetry restoration in quantum trajectories
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）
本研究通过连续测量与保对称性演化结合，发现全局监测可使远距离电荷叠加态更快恢复U(1)对称性，并证明局部监测可进一步加速特定态的对称性恢复。
2026-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
General theory for discrete symmetry-breaking equilibrium states
该研究提出离散对称性破缺平衡态的一般理论，证明量子离散对称自发破缺时存在额外非对易守恒量与宏观叠加平衡态，给出实验方案并验证其预热态长寿命特性，还发现微扰可使小系统中这类平衡态稳定。
2023-03-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energy cat states induced by a parity-breaking excited-state quantum phase transition
我们表明，激发态量子相变（ESQPTs）的奇偶对称性被打破的系统中，可以用来工程的能量猫态-薛定谔猫态涉及不同的位置和能量的量子叠加。通过对Rabi模型的推广，我们证明了增加宇称破缺项会湮灭正常相和超辐射相之间的基态量子相变，并诱导形成三个激发态相，所有这些相都可以通过一个具有两个本征值的观测值来识别.在这些阶段之一中，在热力学极限中观察到能级交叉。这使我们能够将波函数分成两部分：一部分能量较低，被困在光谱的一个区域内，另一部分能量较高，被困在另一个区域内。最后，我们表明，一个广义的微正则系综，包括两个不同的平均能量，需要适当地描述在这种情况下的平衡态。我们的结果说明了另一个物理后果的ESQPT。
2022-05-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized coherent-squeezed-state expansion for the quantum Rabi model
本文对量子Rabi模型的基态发展了一个系统的变分相干压缩态展开式，与以前的相干态展开式相比，它包含了一个额外的压缩效应.当原子频率与光场频率之比较大时，超辐射相基态波函数呈现出两个离域尾波包结构的基本特征。与相干态方法相比，具有一个相干压缩态的单峰波函数甚至在临界区附近也能很好地工作。在相变附近，由于耦合增强形成强关联物理，我们提出了一种改进的波函数，它具有两个高斯波包的结构，是两个相干压缩态的线性叠加。基态能量和平均光子数与数值吻合良好，即使在强关联制度，表现出显着改善相干态扩展。相干压缩态展开的优点在于包含了第二相干压缩态和波函数的附加压缩变形，为更复杂的多模自旋玻色子耦合系统提供了一个有用的工具。
2019-04-23 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement and symmetry effects in the transition to the Schroedinger cat regime
研究了横场XY模型和各向同性XXX模型中双自旋纠缠和序参量涨落随系统尺寸的变化。这两种模型的特点是基态简并的发生时，也被认为是有限大小的系统。对于XXX模型总是如此，但仅在XY模型的因式分解字段处如此。我们研究了对称态的尺寸依赖性，在简并的存在下，对称态可以扩展为对称破缺态的线性组合。我们发现，虽然XY模型失去其量子叠加内容指数的大小$N$，1/N的顺序时，观察到XXX模型被认为是减少。两种性质不同的制度的出现与模型对称性的差异直接相关。
2010-10-18 quant-ph
Spin-projection for quantum computation: A low-depth approach to strong correlation
针对费米子系统变分模拟中自旋对称性易破坏、强关联处理难的问题，提出仅用少量旋转量子态叠加的低深度自旋投影方案，以极少电路开销精确恢复自旋对称性、获得目标自旋的强关联能，且通用易实现，可适配现有任意拟设。
2020-12-21 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Generating nonclassical photon-states via longitudinal couplings between superconducting qubits and microwave fields
超导量子比特（SQs）与电磁场之间除了传统的横向耦合外，当SQs势能的反演对称性被破坏时，还存在额外的纵向耦合。本文研究了在经典场驱动下单模微波场耦合的量子阱中非经典态的产生。我们发现，经典场可以诱导两个能级的SQs之间的跃迁，这要么产生或湮灭，在一个可控的方式，不同的光子数的腔场。这些经典场辅助的单模腔场的多光子过程的有效哈密顿量是非常相似的冷离子，局限于一个同轴RF离子阱和驱动的经典场。我们表明，任意叠加的Fock态可以更有效地产生使用这些可控的多光子跃迁，在对比的单光子共振跃迁时，只有一个SQ场的横向耦合。不同的SQs的实验可行性进行了讨论。
2015-09-07 quant-ph
Signatures of quantum mechanics in chaotic systems
我们从经典的角度考虑量子-经典对应，讨论混沌系统支持通常与量子力学系统相关的行为的潜力。我们的主要分析工具是一个混沌系统的一组冲天炉，这基本上是其不稳定的周期轨道的高精度稳定。我们最近在相互作用的混沌系统之间检测到的束缚态或纠缠态激发了讨论，其中成对的冲天炉被诱导进入一种相互维持的稳定状态，这种稳定状态可以在没有外部干预的情况下保持。这种状态被称为混沌纠缠，因为它已被证明具有与量子纠缠一致的几个特性。例如，如果相互作用受到干扰，那么混沌纠缠就会被打破。在本文中，我们进一步描述了混沌纠缠，并继续讨论的能力，混沌系统表现出其他特性，通常与量子力学，即类似于波函数崩溃，测量问题，叠加状态，量子熵的定义。在这样做的时候，我们认为，这些特性不需要被视为专门的量子力学。
2017-01-03 math.DS quant-ph
HoloQuantum HyperNetwork Theory
完全量子化超网络的基本的、一般的、运动学上和动力学上完整的量子多体理论，即全息量子超网络理论，“M”，是公理化定义的，并从一个独特的九个原则的系统中制定出来。全息量子超网络是一个纯信息论的（0+1）维封闭量子多体系统的所有量子态，该系统由“存在或不存在”的抽象量子比特组成，并赋予它们之间一套完整的独特的抽象多体相互作用。所有的多体相互作用和完整的总哈密顿量的M是唯一获得后实现的运动学和动力学量子超图良好定义的所有“级联算符”，量子超图同构，整体相位U（1）冗余的多量子比特的状态，最小破碎的平等对待的抽象量子比特，最大的随机性，和“协变完整性”。在数学上，全息量子超网络完整地表达了所有任意选择的超图的所有可能的酉演化量子叠加。物理上，全息量子超网络表述了任意选择的量子对象及其任意选择的量子关系的每个可实现的量子多体系统的所有动力学纯信息论态。因此，全量子超网络理论M被提出作为“所有量子性质”的基本的、完整的和协变的“它来自量子比特”理论。
2018-05-15 physics.gen-ph quant-ph
Experimental observation of parity-symmetry-protected phenomena in the quantum Rabi model with a trapped ion
该研究利用囚禁离子模拟可进入超强及深耦合区的扩展量子 Rabi 模型，实验揭示宇称对称性对声子激发、基态纠缠、量子叠加及相关可观测量的保护与调控作用。
2025-01-10 quant-ph
Trial wave functions for ring-trapped ions and neutral atoms: Microscopic description of the quantum space-time crystal
描述量子时空晶体的一个建设性的理论平台揭示了$N$相互作用和环限制旋转粒子的存在与适当的时空晶体行为的低躺状态。相应的多体试验波函数的建设收益首先通过对称性破缺的平均场水平，然后使用投影技术的对称性恢复。由此产生的关联多体波函数是定态的，保持了转动对称性，同时反映了平均场晶体的点群对称性。这一行为导致了选择幻角动量序列$L_m$的出现。当角动量远离魔值时，试函数消失。这种良好的- $L_m$多体定态的叠加可以导致对称性破缺。我们发现，叠加一对相邻的魔角动量态导致形成特殊的破缺对称态，表现出量子时空晶体行为。特别是，相应的粒子密度围绕环旋转，显示无阻尼和非分散的周期性晶体演化的空间和时间。这种量子时空晶体波包的实验合成预测将有利于通过外部施加的磁场访问的Aharonov-Bohm型光谱的基态能量交叉附近。这些结果在这里说明库仑排斥费米子离子和一个块的接触相互作用吸引玻色子。
2017-10-02 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Breaking Symmetric Cryptosystems using Quantum Period Finding
由于Shor的算法，量子计算机对公钥密码术构成了严重威胁。这促使加密社区寻找量子安全的解决方案。另一方面，量子计算对密钥加密的影响却鲜为人知。在本文中，我们考虑攻击对手可以查询一个预言机实现一个加密原语在量子叠加的不同状态。这个模型给了很多的权力，对手，但最近的结果表明，它仍然是可能的，以建立安全的密码系统在it. We研究应用的量子程序称为西蒙的算法（最简单的量子周期发现算法），以攻击对称密码系统在这个模型中。按照以前的工作在这个方向上，我们表明，几个经典的攻击的基础上找到碰撞可以大大加快使用西蒙的算法：找到一个碰撞需要$Ω(2^{n/2})$查询在经典的设置，但当碰撞发生一些隐藏的周期性，它们可以找到只有$O(n)$查询的量子模型。我们得到的攻击具有非常强的含义。首先，我们证明了最广泛使用的认证和认证加密操作模式（例如CBC-MAC，PMAC，GMAC，GCM和OCB）在这个安全模型中完全被破坏。我们的攻击也适用于许多CAESAR候选者：CLOC，AEZ，COPA，OTR，POET，OMD和Minerator。与加密模式的情况相比，这是相当令人惊讶的：Anand等人表明，标准模式在量子安全的PRF下是安全的。其次，我们表明，西蒙的算法也可以应用到幻灯片攻击，导致一个经典的对称密码分析技术在量子模型的指数加速。
2016-06-08 cs.CR quant-ph
