Decoherence and relaxation of qubits coupled to low- and medium-frequency Ohmic baths directly and via a harmonic oscillator
利用数值路径积分方法研究了自旋玻色子（SB）和自旋中间谐振子（IHO）-浴（SIB）模型中量子比特的退相干和弛豫。研究了低频和中频环境浴的情况。结果表明，SB和SIB模型中的量子位与低频水浴中的量子位具有相同的退相干和弛豫。然而，两种模型中的量子比特具有不同的退相干和弛豫作为中等频率的浴。在SIB模型中，通过改变量子位-IHO和IHO-浴的耦合系数以及IHO的振荡频率，可以调制量子位的退相干和弛豫。
2008-03-31 quant-ph
Equivalence of quantum harmonic oscillators and classical oscillators subject to random forces
我们证明了量子谐振子的薛定谔方程可以作为一个近似的牛顿力学的经典谐振子受到随机力的时间间隔$O( m / \hbar)$，当$\hbar / m \ll 1$。相反，薛定谔方程的所有解，包括所有的叠加态，都是这样产生的。换句话说，量子谐振子几乎就是经典谐振子，具有与量子谐振子相同的质量和频率，受到随机力的影响。我们推广到多个非相互作用的振子的结果。我们证明了具有质量$m_1, ..., m_n$和频率$ω_1, ..., ω_n$的$n$非相互作用量子谐振子的薛定谔方程可以作为$n$非相互作用经典谐振子的牛顿力学的近似而导出，其质量和频率与量子谐振子相同，受到随机力。这对时间间隔$O( \tilde{m} / \hbar)$有效，其中$\tilde{m}$是最小质量振子的质量，当$\hbar/\tilde{m} \ll 1$。相反，薛定谔方程的所有解，包括所有的纠缠态，都是这样产生的。换句话说，$n$非相互作用量子谐振子近似就是$n$非相互作用经典谐振子，具有与量子谐振子相同的质量和频率，受到随机力的影响。这提供了非相互作用量子振荡器纠缠的局域牛顿模型。纠缠态所需的关联嵌入在经典振子的相空间概率密度中。
2021-03-26 quant-ph
Vacuum and thermal energies for two oscillators interacting through a field
本文考虑一个简单的（1+1）维Casimir-Polder相互作用模型，该模型由两个耦合到标量场的振子组成。我们包括耗散的第一原理的方法，允许振荡器与热浴相互作用。对于这个系统，我们推导出一个表达式的自由能的实频率。从这个表示，我们推导出松原表示的情况下耗散。此外，我们考虑的情况下，消失的固有频率的振荡器。我们表明，在这种情况下，从第零松原频率的贡献得到修改，并没有出现与热力学热力学定律的问题。
2017-09-28 quant-ph
Phonon-number resolution of voltage-biased mechanical oscillators with weakly-anharmonic superconducting circuits
观察宏观物体中的量子现象，以及潜在地发现量子力学应用的基本极限，一直是现代实验物理学的中心课题。由超导电路控制的高相干和重型微机械振荡器是一个很有前途的系统。在这里，我们特别关注运动到弱非谐电路的静电耦合，即transmon量子比特。在兆赫机械振荡器耦合到一个千兆赫transmon的情况下，我们解释了在桥接大机电频率差距的困难。为了解决这个问题，我们探讨的要求，以达到声子数分辨率的兆赫transmon和机械振荡器的谐振耦合。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analytic control methods for high fidelity unitary operations in a weakly nonlinear oscillator
在由弱非谐振子制成的量子比特中，在短选通时间处的主要误差源是形成量子比特的二维希尔伯特空间的布居泄漏。在本文中，我们开发了一个一般计划的基础上的绝热膨胀找到脉冲形状，纠正这种类型的错误。我们找到了一系列的解决方案，允许定制什么是实际的实施特定的应用程序。我们的结果包含并改进了以前发展的DRAG技术[F. Motzoi等人例如，物理修订信函103，110501（2009）]，并且允许推广到具有多于一个泄漏转变的其他非线性振荡器。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllability of the coupled spin-half harmonic oscillator system
对二能级原子与量子谐振子耦合系统进行了控制论分析。我们表明，通过施加只有两个谐振频率的外场，可以产生任何所需的幺正算子。
2007-05-08 quant-ph
Nonequilibrium Nonlinear Open Quantum Systems I. Functional Perturbative Analysis of a Weakly Anharmonic Oscillator
介绍了一种处理弱非线性量子场耦合系统的泛函微扰方法。我们用这种方法得到了量子非谐振子与热浴相互作用系统的协方差矩阵元和关联函数。我们确定了基于非平衡动力学的非线性开放量子系统的涨落耗散关系。为了建立它与动力学平衡的联系，我们进一步研究了非谐振子与浴场之间的能量流动。净流的消失{是}这种开放系统构型存在平衡态的指示。所得结果对研究非线性量子系统的非平衡物理过程，如热传递或电子输运等，是有用的。
2020-06-24 hep-th quant-ph
Overdamping by weakly coupled environments
一个与快速环境弱相互作用的量子系统通常会经历复频率的弛豫，其虚部是与环境耦合的阻尼率的平方，符合费米的“黄金法则”。我们证明了各种模型（自旋阻尼谐振子或随机矩阵浴，量子扩散，量子布朗运动），增加耦合到一个临界值仍然足够小，允许弱耦合马尔可夫主方程，一个新的松弛制度可以发生。在这种情况下，复频率失去了它们的实部，使得过程变得过阻尼。我们的研究结果提出了质疑的标准信念，过度阻尼是唯一的强耦合功能。
2005-10-20 quant-ph
Semiclassical optimization of entrainment stability and phase coherence in weakly forced quantum limit-cycle oscillators
研究了半经典条件下量子非线性振子对周期调制弱谐波驱动的最优卷吸。利用新近发展起来的量子非线性振子半经典相位约化理论，考虑了两类优化问题：一类是关于夹带态的稳定性问题，另一类是关于夹带态的相位相干性问题.将经典优化方法应用于近似描述量子极限环动力学的半经典相位方程，可以得到周期振幅调制的最佳波形。以具有压缩效应和克尔效应的量子vanderPol振子为例，数值分析了优化的性能。结果表明，优化的波形的夹带稳定性产生更快的夹带驱动信号比一个简单的正弦波形的情况下，而相位相干产生的正弦情况下的改善不大。这些结果从相敏函数的性质得到了解释。
2020-01-25 nlin.AO quant-ph
Comments on the Dynamics of the Pais-Uhlenbeck Oscillator
我们讨论了Pais-Uhlenbeck振子的量子动力学。该高阶导数模型的拉格朗日量取决于两个频率。当频率不同时，自由PU振荡器具有到处密集的纯点谱。当频率相等时，频谱是连续的。它不是从下有界的，从负无穷大到正无穷大，但这并不是灾难性的，因为哈密尔顿算子仍然是厄米算子，演化算子仍然是幺正的。一般来说，包含相互作用项会破坏酉性，但在某些特殊情况下，酉性会保持。我们还讨论了Bender和Mannheim提出的PU振子的非标准实现，其中自由哈密顿量的谱是正定的，但波函数对正则坐标的大实值呈指数增长。自由非标准PU振荡器在频率不同时是幺正的，但在等频率极限时幺正性被打破。
2009-02-12 hep-th math-ph math.MP
Manifestation of quantum entanglement between harmonic oscillators in de Sitter
本研究针对膨胀宇宙中通过量子场交换相互作用的两个谐振子展开分析，明确了哈勃视界内外不同频率条件下的量子纠缠特征，拓展了弯曲时空下量子纠缠现象的研究边界。
2025-06-13 gr-qc quant-ph
Relaxation Phenomena in a System of Two Harmonic Oscillators
我们研究的过程中，量子关联创建时，相互作用哈密顿量被反复施加到一个系统的两个谐振子的一些特征的时间间隔。我们表明，对于振子频率相等的情况下，初始麦克斯韦-玻尔兹曼分布的非耦合部分演变到一个新的平衡麦克斯韦-玻尔兹曼分布通过一系列的瞬态麦克斯韦-玻尔兹曼分布。此外，我们讨论了为什么达到平衡时，两个振荡器的频率是不平等的，是不是一个热的。所有的计算都是精确的，并且结果是通过迭代过程获得的，而没有使用微扰理论。
2008-03-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
An approach to quasinormal modes of black hole based on reversed harmonic oscillator dynamics
该研究从粒子散射视角出发，以反向谐振子本征态为中间区域完备基，结合含抛物势与平坦势的有效Regge-Wheeler型势，研究史瓦西黑洞拟正模频率及透、反射系数。
2024-12-12 gr-qc quant-ph
Inversion of Qubit Energy Levels in Qubit-Oscillator Circuits in the Deep-Strong-Coupling Regime
我们报道了实验测量的超导磁通量子比特深强耦合到LC振荡器的光位移，其中的耦合常数与量子比特和振荡器的谐振频率相当。通过使用双音光谱，每个电路的六个最低水平的能量被确定。当振荡器中有有限数量的光子时，我们发现了超过裸量子比特频率90%的巨大兰姆位移和量子比特基态和激发态的反转。我们的实验结果与基于量子拉比模型的理论预测一致。
2018-05-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Evidence for Quantized Displacement in Macroscopic Nanomechanical Oscillators
我们报道了毫开尔文温度下具有千兆赫范围谐振频率的纳米机械振荡器的离散位移的观测结果。振荡器是纳米加工的硅单晶结构，旨在提供两组不同的耦合元件，频率很低和很高。通过这种新颖的设计，频率确定元件的飞秒级位移被放大成整个微米尺寸结构的集体运动。所观察到的离散响应可能是由于在这些宏观纳米机械振荡器的量子制度的发病能量量子化。
2005-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Quantum asymptotic phase reveals signatures of quantum synchronization
近年来，量子非线性振子的同步问题引起了人们的广泛关注。为了表征量子振荡动力学，我们最近提出了一个完全量子力学定义的渐近相位，这是一个关键的数量在经典的非线性振荡器的同步分析（加藤和中尾2022混沌32 063133）。在本工作中，我们进一步扩展了这一理论，并引入了多个渐近相位使用的伴随Liouville超算子的量子非线性谐振子的本征算符与不同的基频。在强量子区分析了具有克尔效应的量子范德波尔振子，指出该系统具有几个不同的基频。通过引入序参量和功率谱的相关量子渐近相位，我们揭示了相位锁定的系统与谐波驱动在几个不同的频率，一个明确的量子签名观察到的强量子制度，可以被解释为一个环面上的同步，而不是一个简单的极限环。
2023-02-11 nlin.AO quant-ph
Entanglement tongue and quantum synchronization of disordered oscillators
研究了量子极限下耗散耦合vanderPol振子在其量子基态附近的同步。两个不同频率的量子振子呈现出纠缠舌，这是阿诺德舌的量子模拟。这意味着当耦合强度大于临界值时，系统处于稳态纠缠，且临界耦合随失谐量的增大而增大。具有随机频率的多个振荡器的系综在量子极限下仍然表现出同步相变，并且我们解析地计算了临界耦合如何依赖于频率无序。我们的结果可以用囚禁离子或中性原子进行实验观察。
2014-01-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas nlin.CD
Relaxation oscillations and frequency entrainment in quantum mechanics
迄今为止，连续变量振荡器的频率夹带已被限制到弱非线性状态。在这里，我们克服了这个瓶颈，并扩展到任意非线性量子连续变量振荡器的频率夹带。先前已知的这种量子振荡器在弱非线性制度（也被称为斯图尔特-朗道振荡器）的稳定状态显示出现作为一个特殊的情况。最重要的是，强非线性的标志--弛豫振荡--在量子力学中得到了体现。根据振荡器的非线性，弛豫振荡被发现发生通过两个不同的机制在相空间。
2020-10-16 nlin.AO nlin.CD quant-ph
Quantum Synchronization Blockade: Energy Quantization hinders Synchronization of Identical Oscillators
传统上，如果自振子的固有频率尽可能接近，则自发同步的趋势最强。我们表明，这种智慧失败的深量子制度，振幅的不确定性缩小到单量子的水平。在这种情况下，相同的自振子不能同步，而失谐它们的频率实际上有助于同步。这种效应可以用一个简单的画面来理解：相互作用需要能量的交换。在量子体系中，可能的能量量子是离散的。如果一个振荡器的可提取能量与第二个振荡器可能吸收的能量不完全匹配，则相互作用和同步被阻断。我们demonstrate这种效果，我们硬币的量子同步封锁，在两个克尔型自振荡器的最小例子和预测的后果小振荡器网络，阻塞振荡器之间的同步可以通过介导的失谐振荡器。我们也提出了具体的超导电路和捕获离子的实现。这为从理论和实验上研究振荡器网络中的新量子同步现象铺平了道路。
2017-06-22 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Dynamically creating tripartite resonance and dark modes in a multimode optomechanical system
研究了一个多模光机械系统，其中两个机械振子耦合到一个电磁腔中。先前已经表明，如果机械共振具有几乎相等的频率，则可以通过具有相干泵浦音调的强泵浦来使振荡器经由腔相互作用。人们也可以把这种相互作用看作是一种电磁暗模的出现，这种电磁暗模与腔体渐近解耦，并且具有比裸腔小得多的线宽。暗模式的窄线宽和长寿命例如在信息存储和处理中可能是有利的。在这里，我们调查的可能性，以创建黑暗模式动态使用两个泵音。我们表明，如果机械频率本质上是不同的，可以使机械振荡器和腔共振，从而创建一个暗模式的双边带泵浦的腔。我们用两个频率不匹配的鼓形振荡器（ω_1 /2π = 8.1MHz和ω_2 /2π = 14.2MHz）在微波光机上实现了这个方案。我们还观察到一个击穿的驻波近似，最明显的是在另一个设备的机械频率是彼此接近。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
