論文の概要: Closing Optical Bloch Equations in waveguide QED: Dynamics, Energetics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09648v2
- Date: Tue, 23 Apr 2024 02:57:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-04-24 18:36:58.308110
- Title: Closing Optical Bloch Equations in waveguide QED: Dynamics, Energetics
- Title（参考訳）: 導波路QEDにおける光ブロッホ方程式の閉包:動力学,エネルギー学
- Authors: Samyak Pratyush Prasad, Maria Maffei, Patrice A. Camati, Cyril Elouard, Alexia Auffèves,
- Abstract要約: 我々は、閉じた孤立した原子場系のユニタリ進化を研究する。
結合原子場系は「1次元原子」を形成する
クローズドなアプローチとオープンなアプローチは、原子の自己作業によってのみ異なることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optical Bloch Equations (OBE) model the dynamics of a classically driven two-level atom coupled to a thermal electromagnetic field. From a global viewpoint, they derive from the unitary evolution of a closed, isolated atom-field system. We study the emergence of the OBE in the case where the driving and the thermal fields are confined in one spatial dimension -- a situation usually found in waveguide-QED. The joint atom-field system forms a "one-dimensional atom" (1D atom) whose closed dynamics can be solved, providing access to light-matter correlations. Such closure of the OBE unveils a new term capturing the driving of the atom by itself, or self-drive, which is proportional to the atom coherences in the energy basis. A 1D atom also constitutes an autonomous, energy-conserving system. Hence, energy exchanges between the atom and the field can be conveniently analyzed as closed first laws, where work-like (heat-like) flows stem from effective unitaries (correlations) exerted by one system on the other. We show that the closed and the open approaches only differ by the atom self-work, which yields a tighter expression of the second law. We quantitatively relate this tightening to the extra-knowledge acquired by closing the OBE. The concepts and effects we introduce deepen our understanding of thermodynamics in the quantum regime and its potential for energy management at quantum scales. They can be probed in state-of-the-art quantum hardware, e.g. superconducting and photonic circuits.
- Abstract（参考訳）: 光ブロッホ方程式(OBE)は、古典的に駆動された2レベル原子の熱電場に結合した力学をモデル化する。
グローバルな視点から見ると、それらは閉じた孤立した原子場系のユニタリ進化に由来する。
駆動と熱場が1つの空間次元に閉じ込められている場合のOBEの出現について検討する。
結合原子-磁場系は「1次元原子」(1次元原子)を形成し、閉じた力学を解き、光-物質相関にアクセスできる。
このようなOBEの閉鎖は、エネルギー基底における原子のコヒーレンスに比例する、原子の駆動を自身で捉える新しい用語、すなわち自己駆動を公表する。
1D原子は、自律的なエネルギー保存システムを構成する。
したがって、原子と磁場の間のエネルギー交換は閉じた第一法則として便利に分析でき、そこでは仕事のような(熱のような)流れは、一方の系が持つ効果的なユニタリ(相関)から生じる。
クローズドなアプローチとオープンなアプローチは、第二法則のより厳密な表現をもたらす原子の自己作業によってのみ異なることを示す。
我々は、この締め付けを、OBEを閉じることによって獲得した外部知識と定量的に関連付ける。
私たちが導入した概念と効果は、量子状態における熱力学の理解を深め、量子スケールでのエネルギー管理の可能性を高める。
それらは最先端の量子ハードウェア、例えば超伝導やフォトニック回路で探索することができる。
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