Defining the semiclassical limit of the quantum Rabi Hamiltonian
针对光物质相互作用Rabi模型量子到半经典转变缺乏严格理解的问题，本文提出在平移Fock态基下取极限直接推导半经典模型的方法，解决了相干态动力学与半经典Rabi振荡的差异，为量子-经典转变研究提供框架。
2024-03-26 quant-ph
Duality symmetry conjugates of the quantum Rabi model : effective bosonic, fermionic and coupling-only dynamical properties
对称变换在确定物理系统的代数结构和内部动力学性质方面已被证明是有用的。在量子Rabi模型中，宇称对称变换下的不变性被用来获得本征方程的精确解和相互作用原子-光系统内部动力学的很好近似。本文引入了两个对称算符，将量子拉比哈密顿量转化为对偶共轭。宇称和对偶对称算符构成量子拉比模型的对称变换算符的代数闭集。闭$SU(2)$李代数提供了宇称对称算符的标准本征值和本征态。证明了Jaynes-Cummings算子和反Jaynes-Cummings算子是对偶对称共轭的。对称或反对称线性组合的拉比哈密顿量和相应的对偶共轭产生熟悉的自旋相关的力驱动的玻色子，耦合只有或量子化的光模正交驱动的费米哈密顿量。它是建立有效的玻色子，费米子和耦合的唯一的哈密顿量是准确的，而不是近似形式的量子拉比哈密顿量，因为他们通常被解释。有效玻色子形式产生由原子自旋相关力驱动的光模动力学，而费米子形式产生由量子化光模正交相关力驱动的原子自旋动力学，从而提供了量子拉比动力学的完整图像。
2022-02-10 quant-ph
First-principle crosstalk dynamics and Hamiltonian learning via Rabi experiments
本文提出通过同步Rabi实验拟合哈密顿量来学习量子芯片串扰参数，并成功预测多量子比特实验，为减少相干门误差和指导处理器设计提供新方法。
2025-02-07 quant-ph
The Rabi Hamiltonian in the dispersive regime
在色散区和超强耦合下研究了拉比哈密顿量。我们采用最近的么正变换，不仅得到近似的哈密顿量和它的能级，而且还得到它的本征函数。文中还讨论了该近似与其它区域及其近似的关系。
2015-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Affine spin-pencil factorization of generalized driven anisotropic Rabi--Stark Hamiltonians in an inhomogeneous orthosymplectic superalgebra
Universidad Politécnica Metropolitana de Hidalgo（伊达尔戈大都会理工大学）；SECIHTI-Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica（国家天体物理学、光学和电子学研究所）；Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional（国立理工学院高级研究中心）
本文在正交辛超代数中构造广义驱动各向异性Rabi-Stark哈密顿量的超对称仿射分解，实现精确零能态并统一四种极限模型。
2026-09-30 quant-ph
Solutions to the quantum Rabi model with two equivalent qubits
利用扩展相干态，对具有两个等价量子比特的量子Rabi模型进行了精确的解析研究。紧凑的超越函数的一个变量已导出导致精确的解决方案。对能谱进行了清晰的识别和分析。还解析地得到了孤立例外解出现的充分必要条件，这些孤立例外解不像在单量子比特量子拉比模型中那样是双简并的。
2014-05-29 quant-ph
Unified approach to the nonlinear Rabi models
提出了一种研究双光子双模强度相关Rabi模型的解析方法。借助于su（1，1）李代数，它们都可以统一为同一个具有$\mathcal{Z}_2$对称性的哈密顿量.存在精确的孤立解，这些孤立解位于不同宇称之间的水平交叉处，对应于有限维的本征态。除了精确的孤立解，正则谱可以通过找到G函数的根来实现。相应的本征态是无限维的。值得注意的是，本征态的展开系数呈现指数衰减行为。衰减率随耦合强度的增加而减小。当耦合强度趋于谱塌点$g \rightarrow ω/ 2$时，衰减率趋于零，这阻止了波函数的收敛。这一工作为非线性量子光学中新物理的分析奠定了基础。
2023-02-25 quant-ph
Exploring critical states of the quantum Rabi model via Hamiltonian variational ansätze
South China Normal University（华南师范大学）；Key Laboratory of Atomic and Subatomic Structure and Quantum Control (Ministry of Education)（原子与亚原子结构及量子控制教育部重点实验室）；Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter（广东省物质结构与基本相互作用卓越基础研究中心）；School of Physics, South China Normal University（华南师范大学物理学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials（广东省量子工程与量子材料重点实验室）；Guangdong-Hong Kong Joint Laboratory of Quantum Matter（广东-香港量子物质联合实验室）；Frontier Research Institute for Physics, South China Normal University（华南师范大学前沿物理研究院）
本文通过哈密顿变分方案研究量子拉比模型的临界态，发现所需电路深度与有效系统规模线性相关，表明该方法能有效捕捉临界态行为，为复杂临界态提供了新的探测手段。
2026-03-28 quant-ph
A progressive diagonalization scheme for the Rabi Hamiltonian
提出了一种描述量子比特与单模辐射场偶极相互作用的拉比哈密顿量的对角化方案。它表明，拉比哈密顿可以解决几乎完全使用一个渐进的计划，涉及一个有限的一个变量多项式方程组。该方案对于频谱的较低部分特别有效。一些低的能级的模型与几组参数的计算和比较，最近提出的广义行波近似和全矩阵对角化。
2010-08-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bound states of two-photon Rabi model at the collapse point
本文证明了双光子量子Rabi模型在坍缩点存在新的束缚态。双光子Rabi模型不仅在光与物质的非线性相互作用中具有重要作用，而且在光与物质的非线性相互作用中还表现出多能级的简并过程，即所谓的“光谱坍缩”。双光子湮灭和产生算符的压缩性质是这种现象的起源，在没有能量切割项$ω_0$的情况下，这种现象已经得到了很好的研究。然而，许多数值研究指出，当$ω_0$存在时，一些低能级孤立态存在，而另一些高能态坍缩为$E=-\fracω{2}$，即不完全谱坍缩。从实空间中的本征值方程出发，导出了一对类似于薛定谔方程的二阶微分方程。这些微分方程解释了在存在自旋狭缝$ω_0$的情况下，在$E=-\fracω{2}$以下存在孤立的束缚态，并提供了产生这些束缚态的更好的数值方法.
2020-07-09 quant-ph
Quadratic Lie algebras and quasi-exact solvability of the two-photon Rabi Hamiltonian
证明了双光子Rabi哈密顿量在两个不同的二次李代数上是拟精确可解的。
2009-11-02 math-ph math.MP nlin.SI
Exact Solvability of the two-photon Rabi Hamiltonian
精确的光谱的双光子拉比哈密顿量的发现，进行完全类似的解决方案的标准（单光子）拉比哈密顿量，发表在物理。107，100401（2011）。哈密顿量被改写为一组两个微分方程。在进一步处理后隐藏的对称性被发现了，人们可以清楚地看到，希尔伯特空间是如何分裂成四个不相交的子空间的，这些子空间由对称参数$c=\pm1,\pm i$的四个值来分类。标准Rabi模型只有两个值$\pm1$。引入了四个解析函数，并对其级数展开式的系数给出了一种递推格式。它们的所有根都给出了哈密顿量的完整谱。巴格曼空间中的本征态也可以随意使用。
2012-01-18 math-ph math.MP quant-ph
Error bounds for the Floquet-Magnus expansion and their application to the semiclassical quantum Rabi model
Macquarie University（麦考瑞大学）；ARC Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems, Macquarie University（澳大利亚研究委员会工程量子系统卓越中心，麦考瑞大学）；Waseda University（早稻田大学）
本文提出一种非微扰方法推导周期驱动系统任意阶有效哈密顿量，并应用于半经典量子Rabi模型，提供误差界分析。
2025-11-04 quant-ph
Plasmon-assisted two-photon Rabi oscillations in a semiconductor quantum dot -- metal nanoparticle heterodimer
光子拉比振荡具有量子计算和量子信息处理的潜力，因为在拉比周期期间可以创建一对纠缠光子。我们从理论上研究了这种现象在由与金属纳米颗粒强耦合的半导体量子点组成的异二聚体中的发生。双光子拉比振荡是由于量子点中基态到双激子跃迁的相干双光子过程引起的。在量子点附近存在金属纳米颗粒导致量子点经由金属纳米颗粒的自作用，因为后者的极化状态取决于前者的量子态。粒子间的相互作用产生两个主要效应：（i）-增强外场振幅和（ii）-重正化的量子点的共振频率和弛豫率的非对角密度矩阵元素，这两个依赖于量子点的能级的布居。在这里，我们专注于第一个效果，这导致有趣的新功能，特别是，在一个孤立的量子点和随后的增长的纠缠光子对的数量相比，每个脉冲的拉比周期数增加。我们还讨论了孤立量子点和异质二聚体的激子态的辐射衰变对双光子拉比振荡的破坏作用。
2018-10-14 quant-ph
Algebraic structure of the two-qubit quantum Rabi model and its solvability using Bogoliubov operators
通过分析光子数空间中的哈密顿量，我们发现了两量子比特量子Rabi模型的代数结构，从而揭示了其在有限光子数下的新的准精确解的可能性.在本征能量等于单光子能量\hbar ω的整个量子比特-光子耦合区中，存在最多含有$1$光子的准精确本征态，这一点可以从哈密顿结构中得到清楚的证明.用类似的方法，我们发现这些特殊的“暗态”类本征态普遍存在于两量子比特Jaynes-Cummings模型中，其中$E=N\hbarω$（N=-1，0，1，.），其中之一也是双量子比特量子Rabi模型的本征态，它可能以更简单的方式提供一些有趣的应用。此外，利用Bogoliubov算符，我们解析地得到了一般双量子比特量子Rabi模型的解。通过这种更简洁、更物理的方式，在不使用Bargmann空间的情况下，我们清楚地看到了无限维两量子比特量子Rabi哈密顿量的本征值是如何由收敛的幂级数确定的，从而使解由于收敛性而合理地达到任意精度。
2015-01-27 quant-ph
Exceptional spectra of the two-qubit quantum Rabi model
本文研究了两种情况下双量子比特量子Rabi模型的特殊谱。首先，在共振条件下，当两个量子比特的频率与光场的频率满足共振关系时，得到了一个特殊的谱。利用变换旋转波近似（TRWA）方法，可以将Rabi模型映射到量子比特-光子Fock态空间中的可解形式。基于量子超导电路实验装置，讨论了系统参数的最佳取值范围。在谐振站工作窗口内，计算了能谱。其次，得到了水库中双量子比特Rabi模型的一个特殊的准精确解。在光子数空间中分析了哈密顿量的代数结构，找到了一个封闭的准精确本征态空间，并从哈密顿量的代数结构中清晰地找到了准精确解.这一结果可以用来检验量子Rabi模型。
2016-10-09 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
Analog Quantum Simulation of Dirac Hamiltonians in Circuit QED Using Rabi Driven Qubits
本文提出一种在电路QED中用Rabi驱动量子比特模拟Dirac哈密顿量的新方法，以最小硬件实现模型灵活设计与参数完全控制，并通过Dirac动力学示例验证其有效性。
2025-04-11 quant-ph
Optimized t-expansion method for the Rabi Hamiltonian
最近，关于$t$展开法在Rabi模型基态能量$E_0$计算中的适用性，引起了一场争论。对于试验函数的特定选择和非常大量的相关连接时刻，$t$ -扩展的结果是相当差的，并表现出相当大的振荡。在这封信中，我们制定的$t$ -扩展方法的试验功能，包含两个自由参数，捕获两个确切的可解极限的拉比哈密顿。在每一阶的$t$系列，$E_0$被假定为是固定的自由参数。对于少量（5或6个）的连通矩，$E_0$估计的精度很高，在整个Rabi Hamilton参数空间内，相对误差小于$10^{-4}$（0.01%）.对试探函数进行特殊的对称化，使我们也能计算第一激发能$E_1$，其相对误差小于$10^{-2}$（1%）。
2011-07-22 cond-mat.other quant-ph
Non dissipative decoherence of Rabi oscillations
我们提出了一个简单的理论描述最近的两个实验中，拉比振荡，这不能归因于耗散消相干阻尼，已被观察到。这是考虑演化时间或哈密顿量作为随机变量，然后在一个适当定义的，独立于模型的概率分布上平均通常的酉演化。
1999-10-25 quant-ph
The Canonical Form of the Rabi Hamiltonian
在Bargmann-Fock表象下研究了描述二能级系统与单量子玻色子模耦合的拉比哈密顿量。相应的微分方程组被转换成一个标准形式，其中所有的正则奇点之间的零和无穷大已被删除。正则或Birkhoff变换方程产生一个二维本征值问题，涉及能量和影响耦合强度的变换参数。已知的孤立的精确解的拉比哈密顿量被发现对应于非耦合形式的正则系统。
1996-06-29 atom-ph hep-th quant-ph
Generalized parity in multi-photon Rabi model
研究量子多光子自旋玻色子模型。我们解决了与该模型相关的算子Riccati方程，并提出了一个候选人的广义奇偶校验算子，允许将自旋-玻色子哈密顿量转换为块对角形式，这表明存在相关的对称性的模型。
2013-01-16 quant-ph
Wave packet Rabi oscillations from phase-space flow in mesoscopic cavity QED
在半经典极限下研究了Jaynes-Cummings哈密顿量的动力学，将其化为量子标准形，导出了经典光滑观测量的相空间动力学。由此产生的系统半经典近似被用来分析拉比振荡的光子波包揭示微妙的后果的不确定原理。
2008-04-28 quant-ph
Quantum simulation of general semi-classical Rabi model beyond strong driving regime
我们提出了一个模拟二能级系统与经典光场相互作用的方案。在两个微波音调的横向驱动下，系统的哈密顿量与一般半经典Rabi模型的哈密顿量相同。我们用超导transmon量子比特实验实现了这个哈密顿量。通过调节两个微波驱动场的强度、相位和频率，我们模拟了从弱驱动到极强驱动的量子动力学过程。由此产生的演变逐渐偏离正常的正弦拉比振荡与驱动强度的增加，根据一般的半经典拉比模型的预测远远超出了弱驱动限制。我们的方案为研究二能级系统与经典光场之间的强相互作用提供了一种有效的途径。这样的强相互作用在实验中通常是无法得到的。
2017-09-28 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
Optimal gauge for the multimode Rabi model in circuit QED
在电路QED中，拉比模型可以通过截断耦合到线性反应环境的非谐量子比特的希尔伯特空间来导出。这种截断破坏了完整哈密顿量中存在的规范不变性。我们分析了确定的最佳规范，使截断和完整的哈密顿量之间的差异最小化。在这里，我们推导出一个简单的标准的最佳规范。我们发现它是由量子比特的非谐性与平均环境频率的比值决定的。我们表明，通常的选择通量和电荷计的情况下，多个谐振器模式不一定是首选。
2019-04-18 quant-ph
Balance equations-based properties of the Rabi Hamiltonian
一个定态的物理系统满足特殊的平衡条件，这些平衡条件涉及适当的可观测量的平均值。在本文中，我们将展示如何推导出这种定量的联系，命名为平衡方程，以及展示他们的有用性，使光的系统的物理性质，而无需解决薛定谔方程。在Rabi哈密顿量的情况下，这些性质的知识被用来提供参数，使更容易变分工程的基态的这个模型。
2014-02-07 math-ph math.MP quant-ph
Quantum Fluctuations of a Single Trapped Atom: Transient Rabi Oscillations and Magnetic Bistability
分离单个原子并监测其共振荧光是研究辐射与物质相互作用中量子效应的有力工具。在这里，我们提出了一个孤立的中性原子存储在磁光阱的量子动力学的观察。通过原子共振荧光中的光子关联，我们证明了与原子瞬态拉比振荡相对应的光子反聚束现象。通过对偏振敏感的光子关联，我们展示了一个新的解决量子涨落的例子：原子的自发磁取向。这些效应只能用单个原子观察到。
2000-03-22 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
Bogoliubov transformations and exact isolated solutions for simple non-adiabatic Hamiltonians
本文提出了一种新的方法来求解一类与量子光学及其相关领域有关的非绝热哈密顿量的孤立精确解。我们的方法的核心是使用Bogoliubov变换的玻色子领域的模型。我们证明了这种方法的简单性和有效性，将其应用到拉比哈密顿。
2002-08-06 quant-ph
Comment on "Solvability of the two-photon Rabi Hamiltonian"
Travenec在Phys.Rev.A85，043805（2012）中提出了双光子Rabi模型的光谱的隐式公式，类似于Braak的方法[Phys.Rev.Lett. 107，100401（2011）]。该谱由四个函数$G_c(z, E)$的公共零点给出，该四个函数$G_c(z, E)$取固定值$z\in\mathbb{C}$。我们指出，Travenec定义的所有$G_c(z,E)$函数均为零，因此谱实际上并不是由它们的根给出的。
2015-03-19 math-ph math.MP quant-ph
Physical background for parameters of the quantum Rabi model
我们调查的两个主要的近似，这是最常用的量子拉比模型的研究中，即描述的谐振腔模式作为一个单模量子化场和使用的旋转波近似的适用性。从多模量子化场与二能级系统相互作用的哈密顿量出发，对量子化场算符进行正则变换。这使得人们可以将系统的哈密顿量分成两部分。第一部分是二能级系统与单个集体场模的相互作用，而第二部分描述了与场涨落的相互作用。第一部分通常与谐振腔模式相关联。这种划分使我们能够确定单模近似的适用条件。此外，我们确定简单的近似关系的描述的本征态，本征函数和时间演化的量子拉比模型超越旋转波近似。
2016-08-30 quant-ph
Including temperature in a wavefunction description of the dynamics of the quantum Rabi model
我们提出了一个波函数的方法来考虑有限温度的量子拉比模型的初始条件。该方法是基于Davydov-Anglands与统计抽样的正则谐振子初始密度矩阵。运动方程从变分原理和数值计算结果进行了比较的热哈密顿方法。对于一个系统组成的一个单一的自旋和一个单一的振荡器和中等耦合强度，我们比较我们的新结果与全量子的，以及与其他Davydov型结果的基础上替代采样/求和策略。所有这些都比基于热哈密顿方法的性能更好。最好的协议是由玻尔兹曼加权个别本征态传播。然而，将此扩展到许多振荡器的浴缸中，将在数值上非常苛刻。使用任何一个调查的随机抽样方法将是有利的。
2017-08-11 quant-ph
Schrodinger-Cat-Likeness in Adiabatic Approximation for Generalized Quantum Rabi Model without and with A^2-Term
本文给出了一种数学方法，得到了无二次相互作用和有二次相互作用的广义量子拉比哈密顿量的绝热近似。我们把电路QED中的哈密顿量作为描述二能级原子与单模微波光子相互作用系统的模型的能量。在不考虑二次相互作用的情况下，在绝热近似下，我们证明了每个裸本征态是否形成类薛定谔猫纠缠态取决于原子的能量偏置是零还是非零，然后忽略原子的隧道分裂效应.另一方面，在二次相互作用的情况下，我们在绝热近似下证明，对于每个能量偏差，（介子）对理论获得的所有物理本征态都形成单独的类薛定谔猫纠缠态。我们得出结论，这一事实来自隧道分裂的影响。
2018-09-18 quant-ph
Eigenvalues and Eigenstates of Quantum Rabi Model
对量子拉比模型的解析解的科学兴趣是由于这个简单的模型在量子光学、量子计算、腔QED和纳米机电系统中的广泛使用。这一兴趣与当旋转波近似失败时，需要对两能级系统与量子振子的相互作用进行理论描述有关。在这封信中，我们提出了一种量子拉比哈密顿量的精确对角化的方法。这种方法是基于泡利运营商的属性，并允许我们很容易地解决固定薛定谔方程的二能级系统。首先，我们证明了该方法的Jaynes-Cummings哈密顿量得到众所周知的解决方案的适用性。然后，我们得到的本征值和本征态的量子拉比哈密顿使用所提出的方法。结果表明，所得到的本征态可以表示的Jaynes-Cummings哈密顿量的本征态的基础上。
2023-02-13 physics.optics quant-ph
Heat kernel for the quantum Rabi model II: propagators and spectral determinants
量子拉比模型（QRM）是量子系统，特别是量子光学中的一个重要模型。已知哈密尔顿算子$H_{\text{Rabi}}$具有奇偶分解$H_{\text{Rabi}} = H_{+} \oplus H_{-}$。本文通过相应热核的Wick旋转（亚纯延拓），给出了哈密顿量$H_{\text{Rabi}}$和$H_{\pm}$的薛定谔方程的传播子（时间演化算子的积分核）的显式表达式.此外，在这种情况下的完整的哈密尔顿的QRM，我们表明，对于哈密尔顿$H_{\pm}$，谱行列式是，直到一个非零的整个功能，等于布拉克$G$ -功能（对于每个奇偶校验）用于证明可积的QRM。为此，我们证明了Hamilton算子$H_{\pm}$的谱ζ函数的亚纯延拓，并给出了它的一些基本性质.
2021-06-03 math-ph math.MP math.NT
Hamiltonian of a flux qubit-LC oscillator circuit in the deep-strong-coupling regime
我们推导出一个超导电路，包括一个单约瑟夫森结磁通量子比特电感耦合到LC振荡器的哈密顿量，我们比较推导出的电路哈密顿量与量子拉比哈密顿量，它描述了一个两级系统耦合到谐振子。我们表明，有一个简单的，直观的对应关系之间的电路哈密顿量和量子拉比哈密顿。虽然存在整个谱的整体移位，但是直到第七激发态的电路哈密顿量的能级结构仍然可以由量子拉比哈密顿量很好地拟合，即使在耦合强度大于量子比特和振荡器的频率的情况下，即，当量子位振荡器电路处于深强耦合状态时。我们还表明，虽然电路的哈密顿量可以通过一个单一的变换包含一个电容耦合项的哈密顿量，得到的电路哈密顿量不能近似的量子拉比哈密顿量的变体，使用类似的程序映射到泡利和谐振子运营商的电路变量，即使是相对较弱的耦合。通量计和电荷计之间的这种差异来自量子比特哈密顿本征态的性质。
2022-05-17 cond-mat.supr-con quant-ph
On the Integrability of the Rabi Model
的拉比哈密顿量的精确频谱分析发现任意耦合强度和失谐。我提出了一个标准的可积性的量子系统包含离散的自由度，这表明在这种情况下，一个有限的对称群可能需要可积性，即使没有保守的收费超出了哈密顿量本身的存在。此外，我介绍和解决一个自然的推广拉比模型，没有对称性，因此可能是最小的不可积的物理系统。
2011-12-20 math-ph math.MP quant-ph
Unconditional preparation of squeezed vacuum from Rabi interactions
谐振子的压缩态是连续变量量子传感、计算和通信的核心资源。在这里，我们提出了一种方法，通过Rabi型相互作用哈密顿量，仅使用少量的耦合器-量子比特耦合门，就可以产生非常好的高压缩真空态的近似，并且具有低的过量反压缩。这种相互作用可以用几种不同的方法来实现，这些方法以前已经在超导电路和捕获离子平台中得到了证明。该协议与其他操纵量子谐振子的协议兼容，从而促进了可扩展的连续变量容错量子计算。
2020-10-23 quant-ph
Rabi spectroscopy for a two-level system
本文分析了一个耗散二能级量子系统在高、低频激发下的相互作用。该系统被这两种波连续地同时照射。如果第一个信号的频率接近电平分离，第二个被调谐到拉比频率，它示出的系统的响应表现出无阻尼的低频振荡。该方法可以是有用的低频Rabi光谱在各种物理系统，这是由一个两个层次的哈密顿描述，如核自旋在NMR，双阱量子点，超导磁通和电荷量子比特等作为一个例子，应用该方法的磁通量子比特的读出被认为是。
2005-02-28 quant-ph
Quantum Rabi oscillations of a qubit strongly coupled to a one-dimensional waveguide
Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）
本文研究与一维开放波导强耦合的量子比特的量子拉比振荡，通过旋转波近似对多模杰恩斯-卡明斯哈密顿量精确对角化，分析了多光子过程中拉比振荡的特性。
2026-09-09 quant-ph
Critical Quantum Metrology in the Non-Linear Quantum Rabi Model
光模与量子比特之间存在线性耦合的量子Rabi模型（QRM）模拟了消失模频率下的二阶相变，从而实现了少体系统中的临界增强量子精密测量.我们发现，包括一个非线性耦合项的QRM表现出更高的测量精度，由于其一阶类似相变在\emph{finite}频率，避免了有害的慢下来的影响接近临界点的线性QRM。当偏置项被添加到哈密顿量时，如果在电路QED平台中实现，则系统可以用作磁通计或磁力计。
2022-06-16 quant-ph
Generalized adiabatic approximation to the quantum Rabi model
量子拉比模型（QRM）描述了二能级系统（量子比特）和量子谐振子之间的相互作用。在量子比特频率小于谐波频率的极限下，QRM可以很好地近似于绝热近似（AA）。由于其简单和明确的物理解释，AA被广泛使用。然而，由AA预测的QRM的频谱中的电平交叉由拉盖尔多项式的零点确定，其偏离精确点。我们提出了一个新的近似的QRM预测的水平交叉正确。这是通过利用QRM的孤立精确解和AA中的拉盖尔多项式之间的惊人联系来实现的。因此，我们把这种方法称为广义绝热近似（GAA）。通过构造，GAA总是预测精确的例外谱，并且在比AA大得多的参数范围内非常好地逼近规则谱。这种广义的方法提供了一个框架，以处理家庭的拉比型轻物质相互作用模型，在一个简单而准确的方式。
2021-08-27 quant-ph
Periodic quantum Rabi model with cold atoms at deep strong coupling
本研究利用光晶格冷原子实验实现了周期性量子Rabi模型的深强耦合 regime 量子模拟，观测到布里渊区边界处的非常规动力学及极端耦合下的初态坍缩复苏，验证了相关理论预测。
2024-07-10 quant-ph
Anisotropic Rabi model with two-photon relaxation
本研究利用各向异性拉比模型理论探究三种光-物质相互作用过程，通过数值求解主方程和推导非厄米有效哈密顿量，揭示其宇称敏感性及类量子相变现象，深化开放量子系统中超强光-物质作用理解并为腔量子计算提供见解。
2024-04-20 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
Quantum optics in a non-inertial reference frame: the Rabi splitting in a rotating ring cavity
利用弯曲时空中的量子场论，研究了非惯性参考系中原子与量子化电磁场耦合的量子光学。通过导出Jaynes-Cummings（JC）型哈密顿量，严格建立了旋转环形腔中二能级原子与量子化电磁场相互作用的微观模型。由于环形腔模的双重简并，拉比分裂呈现三个而不是两个谐振频率峰。我们发现，两个侧峰的高度表现出敏感的线性依赖于旋转速度。这种高灵敏度可用于检测整个系统的角速度。
2015-07-31 quant-ph
Identifying unbound strong bunching and the breakdown of the Rotating Wave Approximation in the quantum Rabi model
本研究通过规范不变的表述和强度关联函数，发现量子Rabi模型在弱耦合下也出现无界强聚束，揭示旋转波近似失效，并指出耦合区间边界比已知更丰富。
2023-10-11 physics.optics quant-ph
Anisotropic Rabi model
我们将各向异性Rabi模型定义为自旋玻色子Rabi模型的推广：哈密顿系统破坏了宇称对称性;旋转和反转相互作用由两个不同的耦合常数控制;另一个参数在反转项中引入了相位因子。计算了广义模型的精确能谱和本征态。该解决方案是作为一个阐述最近提出的方法的各向同性限制的模型。通过这种方式，我们提供了一个长期寻求的解决方案的级联模型与直接相关的不同的物理领域，包括i）量子光学：两级原子在单模交叉电场和磁场; ii）固态物理：电子在半导体与Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合; iii）介观物理：约瑟夫森结磁通量子位量子线路。
2014-05-20 quant-ph
Scaling of non-adiabaticity in disordered quench of quantum Rabi model close to phase transition
系统的动力学表现出非绝热性，即使在临界点附近的慢猝灭。我们分析了量子Rabi模型的非绝热性量子数对猝灭无序的响应，该量子Rabi模型具有正常和超辐射相之间的相变。我们考虑了Rabi模型中的一种无序猝灭，其中系统处于正常相的初始哈密顿量的基态，被猝灭到对应于临界点的最终哈密顿量。该无序被插入到猝灭的总时间中或猝灭参数本身中。我们用数值方法求解了相应的量子动力学方程，发现非绝热效应不受猝灭总时间中无序存在的影响。这一结果，然后独立地证实了绝热微扰理论和Kibble-Zurek机制的应用。对于淬火参数中的无序，我们报告了随着无序的强度单调增加的绝热性。最后，我们考虑淬火的最终哈密顿量被选为平均超过无序的最终哈密顿量，并表明，这种淬火是绝热的平均淬火与最终哈密顿的无序。
2020-12-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Eigenstates of two-level systems in a single-mode quantum field: from quantum Rabi model to $N$-atom Dicke model
本文证明了描述$N$二能级系统与库仑规范中单模电磁量子场共振相互作用的哈密顿量可以用一个简单的基态集高精度地对角化。这使得人们可以找到系统的本征向量和本征值的解析近似，该解析近似在宽范围的耦合常数值内插数值解。此外，引入的基态提供了一种计算校正和估计收敛到精确数值解的常规方法。所得结果对量子Rabi模型（$N = 1$）和$N \geq 2$原子的Dicke模型都是有效的.
2022-02-07 quant-ph
Heisenberg-limited Rabi spectroscopy
纠缠态的使用被证明可以将光谱学的基本极限提高到标准量子极限之外。在这些海森堡限制的协议中，纠缠叠加中两个状态之间的相位比不相关的情况下快N倍，其中N例如可以是Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态中纠缠原子的数量。在这里，我们提出并证明了使用相关的自旋哈密顿实现海森堡限制拉比型光谱。而不是探测的纠缠态的相位相对于本地振荡器（LO）的自由演化，我们探测的演化，最初可分离的，两个原子寄存器下的伊辛自旋哈密顿与横向场。由此产生的相关自旋-旋转光谱是非相关旋转光谱的两倍窄。我们实现了这个海森堡有限拉比光谱方案的光钟电四极跃迁的$^{88}$锶$^+$使用两个离子晶体。我们进一步表明，依赖于初始状态，相关旋转可以发生在两个正交的子空间的完整的希尔伯特空间，产生海森堡限制光谱的两个离子的平均跃迁频率或其差异的平均频率。由于纠缠态的使用，时钟稳定性的潜在改善取决于所使用的方法的细节和主要的退相干机制。因此，相关自旋旋转的使用可能会为时钟稳定性的改善带来新的途径。
2017-08-09 quant-ph
Two-photon quantum Rabi model with superconducting circuits
我们提出了一个超导电路来实现一个双光子量子拉比模型的固态器件，其中一个量子比特和一个谐振器通过双光子相互作用耦合。我们分析了这种电路在强耦合状态下的输入输出关系，发现基本的量子光学现象被定性地改变了。例如，双光子相互作用示出产生单或双光子封锁时，泵浦场被施加到腔模式或量子位，分别。此外，我们推导了色散区中微扰超强双光子耦合的有效哈密顿量，其中双光子相互作用引入了依赖于量子比特态的克尔项。最后，我们分析了多量子比特双光子Rabi模型的光谱坍缩，发现临界耦合随量子比特数的变化存在一个标度。使用所提出的电路的实际参数，三个量子位足以达到崩溃点。
2017-12-08 quant-ph
Quantum Rabi dynamics of trapped atoms far in the deep strong coupling regime
二能级系统与电磁场的耦合，其完全量子化的版本是量子拉比模型，是量子物理学的中心课题之一。当耦合强度足够大，达到场模频率时，接近深强耦合区，可以从真空中产生激发。在这里，我们证明了一个周期性的量子拉比模型中的两个能级系统的编码在布洛赫能带结构的冷铷原子的光学势的变种。用这种方法，我们实现了拉比耦合强度的6.5倍的场模式的频率，这是远远在深强耦合制度，并观察到一个子周期的时间尺度提高玻色子场模式激发。在测量记录的基础上的耦合项的量子拉比哈密顿，冻结的动力学揭示了小的频率分裂的两个能级系统，正如预期的耦合项占主导地位时，在所有其他的能量尺度，和复苏较大的分裂。我们的工作展示了一条在尚未探索的参数机制中实现量子工程应用的途径。
2023-02-22 quant-ph
