論文の概要: Qubit-oscillator relationships in the open quantum Rabi model: the role
of dissipation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.00708v2
- Date: Mon, 23 Jan 2023 21:21:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-02 19:02:52.023349
- Title: Qubit-oscillator relationships in the open quantum Rabi model: the role
of dissipation
- Title（参考訳）: 開量子ラビモデルにおける量子ビット-オシレータ関係:散逸の役割
- Authors: G. Di Bello, L. M. Cangemi, V. Cataudella, G. De Filippis, A. Nocera,
C. A. Perroni
- Abstract要約: 強い結合状態において、キュービット状態は導出した機能的関係を正確に満たしていることを示す。
我々は、ブロッホベクトルの3つの成分を評価するブロッホ球面上の一般座標から始まる qubit の場合を詳細に分析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Using a dissipative quantum Rabi model, we study the dynamics of a slow qubit
coupled to a fast quantum harmonic oscillator interacting with a bosonic bath
from weak to strong and ultra-strong coupling regimes. Solving the quantum
Heisenberg equations of motion, perturbative in the internal coupling between
qubit and oscillator, we derive functional relationships directly linking the
qubit coordinates in the Bloch sphere to oscillator observables. We then
perform accurate time-dependent Matrix Product State simulations, and compare
our results both with the analytical solutions of the Heisenberg equations of
motion, and with numerical solutions of a Lindblad master equation,
perturbative in the external coupling between oscillator and environment.
Indeed, we show that, up to the strong coupling regime, the qubit state
accurately fulfills the derived functional relationships. We analyse in detail
the case of a qubit starting with generic coordinates on the Bloch sphere of
which we evaluate the three components of the Bloch vector through the averages
of oscillator observables. Interestingly, a weak to intermediate oscillator
coupling to the bath is able to simplify the Bloch vector evaluation since
qubit-oscillator relationships are more immediate. Moreover, by monitoring the
qubit fidelity with respect to free limit, we find the parameter regime where
the combined effect of internal and external couplings is able to hinder the
reliable evaluation of the qubit Bloch vector. Finally, in the ultra-strong
coupling regime, non-Markovian effects become robust and the dynamics of qubit
and oscillator are inextricably entangled making the qubit Bloch vector
evaluation difficult.
- Abstract（参考訳）: 散逸性量子ラビモデルを用いて、弱から強および超強結合状態のボゾン浴と相互作用する高速量子調和振動子と結合する遅い量子ビットのダイナミクスを研究する。
量子ハイゼンベルク運動方程式を解き、量子ビットと振動子の内部結合を摂動的に解くことにより、ブロッホ球面の量子ビット座標と振動子観測可能性を直接結びつける関数的関係を導出する。
次に、正確な時間依存行列積状態シミュレーションを行い、その結果をハイゼンベルクの運動方程式の解析解と、振動子と環境の間の外部結合における摂動であるリンドブラッドのマスター方程式の数値解の両方と比較する。
実際、強い結合状態において、qubit状態は導出した機能的関係を正確に満たしていることを示す。
我々は、ブロッホ球面上の一般座標から始まる量子ビットの場合を詳細に分析し、ブロッホベクトルの3つの成分を振動子観測値の平均を通して評価する。
興味深いことに、バスとの弱い中間振動子結合は、キュービット-オシレータの関係がより即時であるため、ブロッホベクトルの評価を単純化することができる。
さらに、自由極限に対する量子ビットの忠実度をモニタリングすることにより、内部結合と外部結合の複合効果がクォービットブロッホベクトルの信頼性評価を妨げるパラメータ状態を求める。
最後に、超強結合状態において、非マルコフ効果は頑健になり、クォービットと発振子のダイナミクスは複雑に絡み合っており、クォービットブロッホベクトルの評価は困難である。
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