論文の概要: Tripartite multiphoton Jaynes-Cummings model: analytical solution and Wigner nonclassicalities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.13658v1
- Date: Sun, 21 Apr 2024 13:26:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-23 18:01:50.394961
- Title: Tripartite multiphoton Jaynes-Cummings model: analytical solution and Wigner nonclassicalities
- Title（参考訳）: トリパルタイト多光子Jaynes-Cummingsモデル:解析解とウィグナー非古典性
- Authors: Pradip Laha, P. A. Ameen Yasir, Peter van Loock,
- Abstract要約: 非線形多光子Jaynes-Cummings相互作用を用いた三部晶純初期状態の時間的進化を解析的に追跡する。
我々は、高光子数状態に対する初期値の大幅な向上を実現した。
多光子過程によって導入された追加の非線形性は、光子数状態の初期非古典性を上回る重要な役割を果たす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate a generic tripartite quantum system featuring a single qubit interacting concurrently with two quantized harmonic oscillators via nonlinear multiphoton Jaynes-Cummings (MPJC) interactions. Assuming the qubit is initially prepared in a superposition state and the two oscillators are in arbitrary Fock states, we analytically trace the temporal evolution of this tripartite pure initial state. We identify four broad cases, each further divided into two subcases, and derive exact analytical solutions for most cases. Notably, we obtain perfect swapping of arbitrary Fock states between the oscillators by carefully selecting system parameters. In addition, we extensively examine the manner in which the nonclassicalities of various initial oscillator Fock states, quantified by the volume of negative regions in the associated Wigner functions, evolve under the MPJC Hamiltonian, considering diverse system parameters including environmentally induced effects. Besides producing substantial enhancements in the initial value for higher photon number states, our analysis reveals that driven solely by the initial qubit energy, with both oscillators initialized in the vacuum state, the nonlinear MPJC interaction yields nontrivial Wigner negativities in the oscillators. The additional nonlinearity introduced by the multiphoton process plays a pivotal role in surpassing the initial nonclassicalities of the photon number states.
- Abstract（参考訳）: 非線形多光子Jaynes-Cummings (MPJC) 相互作用により、2つの量子化調和振動子と同時に相互作用する単一量子ビットを特徴とする汎用三部量子系について検討する。
2つの発振子が任意のフォック状態にあるような重畳状態において、キュービットが最初に準備されていると仮定すると、この三部体の純粋な初期状態の時間的進化を解析的に追跡する。
我々は4つの広いケースを同定し、それぞれをさらに2つのサブケースに分割し、ほとんどのケースで正確な解析解を導出する。
特に、システムパラメータを慎重に選択することで、振動子間の任意のフォック状態の完全なスワップが得られる。
さらに, 種々の初期発振器フォック状態の非古典性について, 関連するウィグナー関数の負の領域の体積によって定量化され, 環境要因を含む多様なシステムパラメータを考慮したMPJCハミルトン関数の下で進化する方法について検討した。
より高光子数状態に対する初期値の大幅な向上に加えて, 非線形MPJC相互作用は発振子において非自明なウィグナー負性をもたらす。
多光子過程によって導入された追加の非線形性は、光子数状態の初期非古典性を上回る重要な役割を果たす。
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