Entanglement generation in the ultra-strongly coupled Rabi model
我们分析了两个量子比特通过一个共同的玻色子场模(谐振器)相互作用的量子拉比模型的动力学,重点是最大纠缠贝尔态的产生和检测。考虑到量子比特和谐振腔模式之间的超强耦合,我们得到了该系统在慢量子比特(或简并)状态下的幺正动力学的解析结果,其中旋转波近似不再适用。我们还数值研究了超越慢量子位条件的动力学,以研究在不太严格的条件下模型的有效性。
2014-10-23 quant-ph
Static entanglement structure and adiabatic Bell-state preparation in the tripartite quantum Rabi model
Central South University(中南大学)
研究三方量子拉比模型中的静态纠缠结构与绝热贝尔态制备,通过分析能谱和纠缠变化,识别本征分支,给出解析标准,用三态有效模型解释现象,并通过有限时间线性斜坡确定高保真度所需参数,揭示了耦合对纠缠及制备的作用。
2026-07-14 quant-ph
Quantum thermalization and thermal entanglement in the open quantum Rabi model
研究了开放量子Rabi模型(QRM)中的量子热化和热纠缠,在该模型中,一个二能级系统和一个单模玻色场耦合到两个单独的热浴或一个公共的热浴中.通过将QRM视为一个有效的多能级系统,推导出QRM本征态表象下的全局量子主方程,研究了开放QRM量子热化的物理条件.据发现,在单独的热浴的情况下,QRM只能热化时,无论是两个热浴具有相同的温度或QRM仅耦合到两个浴之一。在常见的热浴情况下,不同的是,QRM总是可以被热化。我们还研究了QRM在共振和非共振耦合情况下的热纠缠。的QRM的热状态的对数负性得到在一个宽的参数空间,范围从低到高的温度限制,从弱到深强耦合制度。这一工作为研究非平衡态强耦合光-物质系统中的量子效应奠定了基础。
2023-02-07 quant-ph
A position dependent atom-atom entanglement in real-time Cavity QED system
在假设腔QED实验中,我们研究了一种特殊的两原子纠缠情形,其中只有一个原子与腔模有效地交换了一个单光子。在原子间距离较大的情况下,计算了原子间共振偶极-偶极相互作用(RDDI)下的原子纠缠。我们发现,RDDI,即使这是远远小于原子的最大拉比频率,可以诱导明显的硅藻纠缠。当RDDI强度与原子的Rabi频率相当时,纠缠度峰值达到最大值。
2005-12-23 quant-ph
Time-domain interferences as the source of electron-ion entanglement in Rabi-dressed photoemission
基于最新实验,通过模型原子数值模拟,研究拉比振荡下光电子与母离子的 bipartite 纠缠,揭示其源于不同时间电离事件及拉比耦合导致的离子态叠加,提出从光电子谱获取光离子态纯度的方法并实现修饰离子态动力学的断层重建。
2025-07-08 physics.atom-ph quant-ph
Ground state of a resonant two-qubit Rabi model in the ultrastrong coupling regime
我们考虑由两个相同的量子比特与一个共同的振子模相互作用形成的广义拉比模型。在振子频率接近量子比特跃迁频率的近共振组态中,我们用变分法和变换法近似确定了模型的基态。这两种方法被证明提供了良好的协议与精确的数值基态的耦合强度范围内的超强制度。此外,我们指出如何近似的精度可以进一步提高,通过使用微扰理论。我们还研究了两个量子比特之间的基态纠缠。通过计算负性,我们量化了纠缠度作为耦合强度的函数。
2013-03-15 quant-ph
Long-time signatures of chaos in large atom-light frequency ratios Rabi model
本文研究大原子-光频率比 Rabi 模型中混沌的长时间量子特征,发现混沌海中初始态的纠缠熵饱和值更高且 Husimi Q 函数更分散,长时间平均值与半经典相空间吻合,表明对应原理未因量子坍缩与复苏效应而失效。
2025-05-29 quant-ph
Quantum Rabi oscillations in the semiclassical limit: backreaction on the cavity field and entanglement
本章比较了半经典与量子拉比模型在大量子数相干态下的预测,发现强耦合下量子比特动力学偏离教科书公式并出现坍缩行为,数值研究揭示了量子比特对腔场的反作用及随时间增长的原子-场纠缠。
2025-07-11 quant-ph
Quantum-classical correspondence in resonant and nonresonant Rabi-Stark model
Hengyang Normal University(衡阳师范学院);Hunan Normal University(湖南师范大学);Yangzhou University(扬州大学)
本文通过研究Rabi-Stark模型中的非线性Stark耦合,发现大原子-光频率比下可实现量子-经典对应性,特别是在共振RSM中,时间平均线性纠缠熵与 semiclassical 相空间密切相关。
2025-12-09 quant-ph
Environment induced dynamical quantum phase transitions in two-qubit Rabi model
本研究通过数值方法在耗散两量子比特Rabi模型中发现环境诱导的动力学量子相变,揭示了非平衡下两类临界现象及环境、量子比特相互作用对相变的关键影响。
2024-06-06 quant-ph
Multipartite Entanglement in Rabi Driven Superconducting Qubits
探索量子位的高度连接网络对于实现各种量子算法和模拟是非常宝贵的,因为它允许以减少的电路深度纠缠量子位。在这里,我们展示了一个多量子位STAR(边带音调辅助拉比驱动)门。我们的方案受到离子量子位Mølmer-Sørensen门的启发,并由共享光子模式和拉比驱动的超导量子位介导,这放松了制造过程中对量子位频率的限制,并支持可扩展性。我们在310 ns内实现了最大状态保真度为0.95的双量子位门,在217 ns内实现了状态保真度为0.905的三量子位门,在200 ns内实现了状态保真度为0.66的四量子位门。此外,我们开发了一个门的模型,表明四量子比特门受到共享谐振器损耗和量子比特谐振器耦合的扩展的限制,必须解决这些问题才能实现高保真操作。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mixed State Entanglement Via the Cauchy-Schwarz Inequality
针对常用混合态纠缠度量难应用、难关联系统物理性质的问题,提出依赖密度算符布居与相干的CSV纠缠充分条件,可直接关联系统对称性等特征,并在三类模型中验证其能提供新洞见。
2025-08-01 quant-ph
Rabi oscillations and entanglement between two atoms interacting by the Rydberg blockade studied by the Jaynes-Cummings Model
University of Texas Rio Grande Valley(德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校)
本文通过扩展Jaynes-Cummings模型,研究了两个通过里德堡阻塞相互作用的原子与量化的辐射场之间的拉比振荡和纠缠行为。
2025-07-22 quant-ph
Quantum Signatures of Chaos in Anisotropic Quantum Rabi Model
本文研究了各向异性量子Rabi模型中的量子混沌特征,发现线性纠缠熵和Loschmidt回声在诊断量子混沌信号方面比OTOC更有效,并揭示了量子坍缩作为OTOC指数增长新机制的作用。
2025-05-29 quant-ph
Parametric hypersensitivity in many-body bath-mediated transport: The quantum Rabi model
本文研究耗散 Rabi 模型非平衡稳态的输运尖峰,揭示其源于封闭系统能级免交叉、纠缠熵增强及自由度强混合,并通过与 Jaynes-Cummings 模型对比指出该现象与量子可积性相关。
2023-06-06 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
Generating controllable atom-light entanglement with a Raman atom laser system
介绍了一种利用压缩光通过拉曼跃迁使原子与BEC发生外耦合,从而在原子束与光场之间产生连续变量纠缠的方案。我们模拟了原子激光束和压缩光场的全多模动力学,证明了在适当的双光子失谐量和双光子拉比频率下,透射光与外耦合原子激光束在振幅和相位上发生纠缠。纠缠的程度是可控的,通过在双光子拉比频率的出耦合过程的变化。
2006-01-04 cond-mat.other quant-ph
Ground state of three qubits coupled to a harmonic oscillator with ultrastrong coupling
本文研究了由三个量子比特耦合到一个谐振子组成的Rabi模型。结果表明,三量子比特Rabi模型的基态可以用变换的方法进行解析处理,并且在较大的量子比特-振子耦合强度范围内,对于不同的失谐量,变换后的基态与精确的数值模拟结果符合得很好.我们用两两纠缠来描述任意两个量子比特之间的基态纠缠,并证明它与量子比特-振子耦合强度近似成二次关系。有趣的是,我们发现,如果量子比特-振子耦合强度足够大,则基态不存在量子比特-量子比特纠缠。
2013-10-21 quant-ph
The anisotropic quantum Rabi model with diamagnetic term
采用压缩算符变换方法求解含抗磁项的各向异性量子Rabi模型,证明通过调整抗磁项幅度可将其精确简化为Jaynes-Cummings或反Jaynes-Cummings模型且无需近似。
2025-01-29 quant-ph
Generalized rotating-wave approximation for the quantum Rabi model with optomechanical interaction
研究了腔场模与端面镜振动模通过辐射压相互作用以及腔场模与二能级原子通过电偶极相互作用的混合腔光机系统的能量谱和本征态。基于量子拉比模型超越行波近似(RWA)的近似思想,我们实现了所谓的广义RWA(GRWA)来对角化任意大耦合的三重哈密顿量.值得注意的是,GRWA方法仍然允许以二分形式重写混合哈密顿量,就像拉比模型一样,通过重新参数化的耦合强度和拉比频率将修饰的原子场态(极化激元)耦合到机械模式。我们发现了一个更准确的能谱的原子-光子和光子-声子耦合的值范围很广,相比RWA的结果。计算了数值本征态与近似本征态之间的保真度。本征态的极化激元-声子纠缠度随着原子-光子耦合的变化呈现非单调的变化,与RWA处理中的特征单调增加相反。
2023-03-28 quant-ph
Conserved excitation number and U(1)-symmetry operator for the anti-rotating (anti-Jaynes-Cummings) term of the Rabi Hamiltonian
本文利用基本原子和场算符的代数算符序性质,构造并证明了量子Rabi模型反旋转(反Jaynes-Cummings)分量的激发数算符的守恒性。相应的U(1)和宇称对称算符也以显式形式导出。
2021-03-11 quant-ph
Entanglement generation of arbitrary squeezed Fock states
Fuzhou University(福州大学);RIKEN(理化学研究所);Yanbian University(延边大学)
本文提出一种高效协议,通过参数驱动和绝热传递生成超导量子比特与压缩腔体间的纠缠,实现复杂非高斯纠缠态的高保真度制备,适用于容错计算和量子计量。
2026-03-30 quant-ph
Exactly solvable approximating models for Rabi Hamiltonian dynamics
原子与单模外驱动场的相互作用是物理学许多分支中普遍存在的问题,通常用拉比哈密顿量来描述。在本文中,我们提出了一系列的解析可解的哈密顿近似拉比哈密顿和Jaynes-Cummings模型,忽略了所谓的反旋转项拉比哈密顿比较我们的结果。通过对Jaynes-Cummings模型对角化的幺正变换,我们将逆旋转项转化为代表几个不同物理过程的独立项。通过仅保留某些项,我们可以在指定的参数范围内实现对精确动力学的良好近似。
2005-10-28 quant-ph
Single- and Two-Mode Squeezing by Modulated Coupling to a Rabi Driven Qubit
本研究提出利用拉比驱动量子比特与谐振子的调制耦合产生条件压缩的新方法,证明其可实现玻色模式通用控制,模拟预测了单模、叠加单模及双模压缩的具体数值,为光子态调控提供新范式。
2025-07-30 quant-ph
Steady-State Two Atom Entanglement in a Pumped Cavity Enhanced by Nonlinear Mirrors
我们证明了存在非线性镜光子泄漏和自发衰变的泵浦腔中两个二能级原子的稳态纠缠,并证明了非线性镜的存在增强了纠缠.我们的模型假设系统的修饰态的真空拉比分裂比系统的任何衰变参数都要大得多。我们还讨论了系统的修饰态如何为我们提供关于纠缠在系统所跨越的状态空间中的位置的直观信息,并允许我们优化系统。
2009-12-19 quant-ph
Cavity-QED entangled photon source based on two truncated Rabi oscillations
讨论了利用一个三能级原子与两个具有偏振简并的高Q单纵模腔场连续耦合,确定性地产生纠缠光子对的腔QED方案.第一腔被制备在具有相反圆偏振的两个光子的良好限定的Fock态中,而第二腔保持在真空状态中。每个腔中的半共振拉比振荡将一个光子从第一个腔转移到第二个腔,使光子在其偏振自由度上纠缠。这种实现的可行性和一些实际的考虑进行了讨论,微波和光学制度。特别是,Monte Carlo波函数模拟已与国家的最先进的参数值进行评估的成功概率的腔QED源在产生纠缠光子对以及它的纠缠能力。
2006-05-30 quant-ph
Quantum phase transition and spontaneous symmetry breaking in a nonlinear quantum Rabi model
光-物质相互作用向强耦合方向的实验进展使Jaynes-Cummings模型失效,并使量子Rabi模型(QRM)更具现实意义。QRM仅涉及通过单光子过程(SPP)的线性耦合,而非线性双光子过程(TPP)较弱,通常被忽略。然而,我们发现一个相反的趋势,即加强线性耦合可能不会抑制更多的非线性效应,但适得其反,引发一些线性字符的崩溃。事实上,在强SPP耦合中,TPP的微小强度可能会极大地改变系统的性质,就像对称性自发破缺一样。通过提取包含SPP和TPP的基态相图,我们发现TPP在低频极限诱导了一个具有连续-不连续双面的量子相变,在有限频率处分裂成两个不同的相变,并产生一个三相点。我们的分析揭示了一个微妙的SPP-TPP纠缠。
2019-04-26 quant-ph
Generalized quantum Rabi model with both one- and two-photon terms: A concise analytical study
在电路量子电动力学系统中出现了一种具有单光子和双光子项的广义量子拉比哈密顿量。通常的宇称对称性在同时存在两种耦合时自然被打破,这使得分析处理变得复杂,即使在旋转波近似中也是如此。本文利用Bogoliubov算子对这一一般模型进行绝热近似,得到了本征值和本征态的一个非常简洁的解析解。虽然绝热近似仅在量子比特频率的消失极限下是精确的,但是在宽参数范围内,某些物理观测量的结果与数值结果吻合得很好。在行波近似中,我们还导出了解析本征解。在此广义模型的拉比振荡中发现两个主要的拉比频率。我们还将本文的分析理论应用于真空拉比分裂。研究发现,正是由于附加双光子耦合项的存在,才出现了一些新的现象。
2019-01-03 quant-ph
Generating three-photon Rabi oscillations without a large-detuning condition
本文提出利用可调跃迁频率的人造原子,在无需三分之一频率失谐条件下产生三光子拉比振荡,通过有效哈密顿量实现小失谐区域共振,并具有可探测光子输出,可用于福克态源和多粒子纠缠生成。
2024-08-01 quant-ph
Collapse-revival dynamics and atom-field entanglement in the non-resonant Dicke model
研究了非共振Dicke模型中原子和场相干态的动力学性质。在弱耦合下,初始产物态演化为与原子组态相关的多个场相干态的叠加。这个过程伴随着原子与光场纠缠的建立和衰减,导致拉比振荡的周期性崩溃和复苏。我们提供了一个微扰推导的基本动力学机制,补充旋转波近似共振。两个不同的时间尺度的识别解释了动力学签名如何依赖于原子和场频率之间的失谐的符号,并预测在两种相反的情况下,无论是原子或场猫态的产生。最后,我们讨论了拉比振荡崩溃过程中原子-场纠缠的建立对忽略纠缠的半经典近似的有效性的限制。
2012-04-24 cond-mat.other quant-ph
Enhancing light-matter coupling for exploring chaos in the quantum Rabi model
Fuzhou University(福州大学);RIKEN(理化学研究所)
通过反压缩变换增强光-物质耦合,实现量子拉比模型中混沌现象的探索,无需超强耦合。
2026-03-10 quant-ph
Effects of cavity-field statistics on atomic entanglement in the Jaynes-Cummings model
研究了一对二能级原子先后通过腔场时的纠缠特性。两个相继进入腔的原子的初始联合态是未纠缠的。在腔场的作用下,最终的两原子态为混合纠缠态。我们考虑的Fock态场的场统计,和热场,分别在腔内。计算了这两种情况下形成联合两原子态的纠缠度随拉比角$gt$的变化。本文比较研究了两原子在低平均光子数和高平均光子数情况下的纠缠度。
2006-05-19 quant-ph
Selective Interactions in the Quantum Rabi Model
我们证明了选择性的$k$光子相互作用的出现在强和超强耦合制度的量子拉比模型与斯塔克耦合项。特别是,我们表明,旋转和反转项之间的相互作用产生多光子相互作用,其共振频率取决于,由于斯塔克项,玻色子模式的状态。我们发展了一个分析框架来解释这些$k$光子相互作用,通过使用含时微扰理论。最后,我们提出了一种利用囚禁离子的内部自由度和振动自由度对含Stark项的量子Rabi模型进行量子模拟的方法,并结合实际物理参数进行了数值模拟,验证了该方法的有效性.
2020-03-31 quant-ph
Strong-driving-assisted multipartite entanglement in cavity QED
提出了一种通过考虑高品质因数腔中N个二能级原子与强经典驱动场的相互作用产生多体纠缠的方法。结果表明,通过合理选择腔失谐量和相干场失谐量,真空拉比耦合产生了大量重要的多体纠缠态。甚至有可能产生涉及不同腔模式的纠缠态。参数的调整还允许我们从Jaynes-Cummings相互作用切换到反Jaynes-Cummings相互作用。
2002-12-10 quant-ph
Analytical Solution for the Anisotropic Rabi Model: Effects of Counter-Rotating Terms
最近提出的各向异性Rabi模型与原始Rabi模型不同:旋转项和反转项由两个不同的耦合常数控制。这一特性使我们能够独立地改变反向旋转相互作用,并探索它对某些量子特性的影响。在本文中,我们近似地消去了反旋项,得到了解析的能谱和波函数。在包括超强耦合区在内的很宽的参数范围内,这些分析结果与数值计算结果吻合得很好。在弱反旋耦合极限下,我们发现反旋项可以看作是Jaynes-Cummings模型参数的位移。这一修正表明了近共振和弱耦合假设下的行波近似的有效性。此外,还导出了几个物理量的解析表达式,结果表明U(1)对称性的破坏和Jaynes-Cummings模型的偏离。
2015-03-23 quant-ph
Controlling the superradiant phase transition in the quantum Rabi model
针对少体系统中量子拉比模型QPT控制的挑战,提出对强耦合区域二能级系统施加周期性频率调制的方案,构建各向异性模型以实现超强可调耦合,可在强耦合区观测并外部控制QPT。
2025-02-14 quant-ph
Influence of kinetic energy on the metrology of Rabi frequency
描述Rabi跃迁的相互作用模型是研究原子-光子相互作用的基本模型,其中的动能项为了便于分析而常常被忽略。我们首先用保真度方法研究了这种近似,并在失谐量和动量参数空间中验证了它的有效区域。我们发现,随着辐射场的动量和失谐量的绝对值的减小,近似变得有效。我们进一步发现,忽略动能项会高估Rabi频率在某些参数区域的测量精度,而在Fisher信息工具的帮助下,会低估Rabi频率在其他区域的测量精度。值得注意的是,当我们考虑动能项时,位置空间中初始高斯态方差的特定选择将提高测量精度。我们还研究了现实的测量拉比频率的情况下,没有动能。
2020-12-12 quant-ph
The entanglement of two qubits coupled ultrastrongly with a quantum oscillator
我们探讨了用外部设备拉比哈密顿量控制操纵两个量子比特纠缠的可能性。新的结果表明,初始纠缠的两个量子比特可以有很高的概率保持不变的相干态的光子与选定的参数。当量子比特间的耦合强度为负时,通过适当的、新颖的参数选择,可以通过较强的外部量子控制使它们的纠缠保持更长的时间。而且,他们的纠缠不会表现出任何突然的死亡和复活。这些结果都与以往的研究不同,并给出了合理的解释。保持两个量子比特之间的纠缠态具有很高的保真度,这将对量子信息处理有很大的帮助。
2013-09-30 quant-ph
Quantum state engineering in hybrid open quantum systems
研究了在光-物质耦合噪声量子系统中产生非经典态的可能性,即各向异性Rabi和Dicke模型。在这些混合量子系统中,相干内部动力学和环境诱导耗散的竞争影响驱动系统进入非平衡稳态(NESSs)。可以解释的是,对于各向异性Rabi模型,稳态是由两个具有相反宇称的状态的非相干混合物给出的,但是由于每个宇称状态显示出光物质纠缠,我们也发现完整的状态是纠缠的。此外,作为各向异性Rabi模型到无限自旋子系统的自然扩展,我们接下来探索了各向异性Dicke模型的NESS。这个线性化的迪克模型的NESS也是光和物质不可分割的状态。为了丰富这些混合量子系统的NESS的可持续纠缠之外的动力学,我们还提出了一个全光反馈策略,用于量子态保护和在这些系统中建立量子控制。我们目前的工作进一步阐明了这种混合开放量子系统在量子体系结构中的潜在应用的相关性。
2016-03-29 quant-ph
An asymmetric and fast Rydberg gate protocol for entanglement outside of the blockade regime
Infleqtion;University of New Mexico(新墨西哥大学);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
本文提出一种非对称快速Rydberg门协议,无需强Rydberg相互作用即可实现高保真度操作,并扩展到任意受控相位。
2026-07-07 physics.atom-ph quant-ph
Robust Interaction-Enhanced Sensing via Antisymmetric Rabi Spectroscopy
原子光谱是频率估计的重要工具,在量子传感中有着广泛的应用。原子与原子之间的相互作用可以用来产生纠缠,从而实现量子增强传感。然而,原子与原子之间的相互作用会产生碰撞位移,这给共振频率的测量带来了系统误差。在原子光谱学中,普遍存在着利用原子间相互作用与抑制碰撞位移的矛盾。在这里,我们提出了一个反对称拉比光谱协议没有碰撞位移的存在下,原子-原子相互作用。我们解析地发现反对称点可以用来确定共振频率。对于小的拉比频率,我们的反对称拉比光谱与轻微的原子-原子相互作用可以提供更好的测量精度比传统的拉比光谱。随着原子间相互作用的增强和拉比频率的增加,光谱分辨率将得到显著提高,测量精度甚至可以突破标准量子极限。此外,与通过自旋压缩的量子增强Ramsey干涉术不同,我们的方案对检测噪声具有鲁棒性。我们的反对称拉比光谱协议在各种实际的量子传感器,如原子钟和原子磁力计有很好的应用前景。
2022-10-28 physics.atom-ph quant-ph
Dissipative stabilization of quantum-feedback-based multipartite entanglement with Rydberg atoms
提出了一种在耗散光腔中利用量子反馈产生里德伯原子多体纠缠的方案。里德伯阻断机制有效地防止了系统的双激发,这被进一步利用来加速具有单里德伯态激发的纠缠态的稳定。相应的反馈操作大大简化,因为在整个过程中只需要控制一个规则原子,而不管粒子的数量。通过调节驱动场的拉比频率,可以调节纠缠态的形状。此外,相对较长的高里德堡能级寿命保证了在现实情况下的高保真度。
2016-12-31 quant-ph
Asymmetric quantum Rabi model, trap-dipole resonance, and quantum gates with optically trapped ultracold polar molecules
Center for Theoretical Physics and School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University(海南大学理论物理中心及物理与光电工程学院)
本文发现光阱中超冷极性分子的量子化运动可实现非对称量子拉比模型,并导致陷阱-偶极共振,通过引入快速iSWAP门和任意控制相位门,实现了高保真度的量子计算。
2026-05-22 quant-ph
High fidelity quantum state tomography of electron-$^{14}$N nuclear hybrid spin register in diamond using Rabi oscillations
Hasselt University(荷语哈瑟尔特大学);IMEC(imec研究所)
提出基于拉比振荡的量子态层析(RQST)方法,在金刚石NV色心的电子和核自旋单比特态上实现高保真度表征,平均保真度达0.995。
2026-06-29 quant-ph
Photon-assisted entanglement and squeezing generation and decoherence suppression via a quadratic optomechanical coupling
纠缠和量子压缩因其非经典特性在量子技术中有着广泛的应用。在这里,我们研究了开放的自旋光机械系统中的纠缠和量子压缩,其中Rabi模型(自旋耦合到机械振子)通过二次光机械耦合耦合到辅助腔场。我们发现,它们的性能可以通过辅助腔的光子,这来自于光子相关的自旋振荡器耦合和失谐的调制。具体地说,可以实现完全可切换的自旋-振子纠缠,同时也实现了强的机械压缩。此外,我们还研究了环境引起的退相干和耗散,发现它们可以通过增加光子数来减轻。这一工作为利用二次光力学操纵腔量子电动力学中的纠缠和量子压缩以及抑制退相干提供了一种有效的方法。
2019-10-15 quant-ph
Rabi model as a quantum coherent heat engine: From quantum biology to superconducting circuits
本文提出了一种多能级量子热机,其工作介质由广义拉比模型描述,该模型由一个耦合到单模玻色场的两能级系统组成。该模型被构造为是一个连续极限的量子生物学描述的光捕获复合物,使它可以放大量子相干性的机制,这是一个量子模拟的经典惠更斯的时钟。在四冲程循环的等容过程中,工质与经典热浴耦合,在绝热过程中改变耦合强度或共振频率。我们发现,这样的发动机可以产生的工作效率接近卡诺约束时,它在低温和超强耦合制度。从二阶相干性、量子互信息和纠缠的对数负性等方面讨论了量子相干性和量子关联对发动机性能的影响。我们指出,拟议的量子奥托引擎可以实现实验与现代电路量子电动力学系统,磁通量子比特可以超强耦合到超导传输线谐振器。
2015-02-18 quant-ph
GHZ-like states in the Qubit-Qudit Rabi Model
研究了一个量子比特和一个d能级量子系统通过一个共腔耦合的Rabi型哈密顿系统。在弱耦合和强耦合的限制,通过适当的微扰方案的频谱进行了分析。分析表明,量子阱多能级的存在有效地增强了量子比特-量子阱相互作用。强耦合系统的基态为Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)型。因此,尽管量子比特-量子比特强耦合,GHZ态的特定三体纠缠的性质抑制了二体纠缠。我们分析了量子位-谐振器耦合和量子位-谐振器耦合的淬灭和绝热开关下的系统动力学。在猝灭的情况下,我们发现量子阱中的能级数目增强了谐振腔中光子的非绝热产生。绝热控制是制备GHZ态的一种可能途径。我们的分析为进一步研究量子比特-量子点系统中的相干态转移提供了相关信息。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Exact solution for the quantum Rabi model with the $\boldsymbol{\mathsf{A}}^{2}$ term
在腔量子电动力学中,量子拉比模型(QRM)被广泛地应用于辐射与物质相互作用的基本能级分析。典型的QRM哈密顿量只包含$\boldsymbol{\mathsf{p}} \cdot \boldsymbol{\mathsf{A}}$项,然而,量子电动力学的完全非相对论性哈密顿量也包含$\boldsymbol{\mathsf{A}}^{2}$项。在这里,我们找到了一个精确解,并借助于精确正则变换证明了带$\boldsymbol{\mathsf{A}}^{2}$项的QRM哈密顿量(QRMA)被约化为带重整化频率和耦合常数的标准QRM模型哈密顿量,本征态通过场的压缩态表示。结果,$\boldsymbol{\mathsf{A}}^{2}$项定性地改变了在强耦合区中具有纯电磁相互作用的QRM的行为:腔内原子的基态能量的值高于真空中的原子的基态能量的值,并且具有不同量子数的能级交叉的数目减少。
2020-02-18 quant-ph
Dynamics Reflects Quantum Phase Transition of Rabi Model
研究Rabi模型在旋转波近似破缺下的量子相变,发现动力学物理量如纠缠见证者、互信息、量子Fisher信息和腔正交分量方差可检测淬火中的相变,并揭示温度负面影响,为开放量子系统非平衡过程探索相变提供思路。
2023-10-15 quant-ph
Phase-kicked control of counter-rotating interactions in the quantum Rabi model
我们提出了一个相互作用方案来控制量子Rabi模型中的反转项。我们表明,通过施加一系列的$π/2$相位踢一个二能级原子和一个单模量子化场,拉比模型的自然动力学可以中断的方式,可以显着增强反转的过渡。这通过由相位匹配条件确定的相位跳变的合适定时来实现。如果连续踢之间的时间是足够短的,我们的计划变成一个动力学解耦问题,其中的反旋转项的影响,可以强烈抑制在超强耦合。
2014-07-17 quant-ph
Collective vacuum-Rabi splitting with an atomic spin wave coupled to a cavity mode
本研究在冷铷原子系综中实现腔耦合自旋波与腔模的强耦合,测得量子域内自旋波到单光子转换效率高达0.75,并揭示了其与真空-拉比分裂的关系,为腔增强量子存储提供了优化条件。
2025-03-28 quant-ph
Steady-State Two Atom Entanglement in a Pumped Cavity
在考虑腔泄漏和原子的自发发射的情况下,研究了泵浦腔中两个二能级原子的稳态纠缠的可能性。我们描述的系统中的修饰状态图片,其中的相干性是内置到修饰状态,而修饰状态之间的过渡是不相干的。我们的模型假设真空拉比分裂的修饰状态是远远大于任何衰减参数的系统,允许原子场的相干性建立之前,任何衰变过程接管。结果表明,在该模型下,一个泵浦光场不能使两个封闭的二能级原子在稳态下纠缠,但可以使两个开放的二能级原子在稳态下纠缠。
2009-08-11 quant-ph
Comparison of Quantum and Semiclassical Rabi models near multiphoton resonances in the presence of parametric modulation
本文比较了参数调制下多光子共振机制中二能级原子与单模电磁场相互作用的半经典与量子 Rabi 模型,推导了半经典解析解,并在三光子共振下与量子数值解对比,发现初期两者吻合但长期因崩塌-复苏现象失效,同时分析了场态演化及光子统计量。
2025-07-11 quant-ph
Simulating Anisotropic quantum Rabi model via frequency modulation
各向异性量子Rabi模型是量子Rabi模型的推广,它允许其旋转项和反旋转项具有两个不同的耦合常数。它为我们理解量子光学、固体物理和介观物理的各种物理特性提供了一个基本模型。本文提出了一种在电路量子电动力学系统中通过周期频率调制实现各向异性量子Rabi模型的实验可行方案。由两个周期性驱动场调制的量子比特-谐振腔耦合系统可以导出描述可调谐各向异性量子拉比模型的有效哈密顿量。通过调节驱动场的初始相位、频率和幅值,可以调节模拟系统的所有有效参数。研究表明,周期驱动能够将色散区的耦合系统驱动到超强耦合区,甚至是深强耦合区。导出的有效哈密顿量使我们能够得到纯旋转项和反旋转项。数值模拟表明,这种有效哈密顿量在超强耦合区和强耦合区都是有效的。此外,我们的方案可以推广到多量子比特的情况。我们也给出了模拟系统在薛定谔猫态和量子门推广中的应用。该方案将为进一步研究耦合强度远离量子光学中的超强耦合和深强耦合区的各向异性更强的Rabi模型铺平道路。
2019-03-15 quant-ph