論文の概要: Topological argument for robustness of coherent states in quantum optics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.12292v1
- Date: Wed, 18 Sep 2024 19:59:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-07 15:38:21.175356
- Title: Topological argument for robustness of coherent states in quantum optics
- Title（参考訳）: 量子光学におけるコヒーレント状態のロバスト性に関する位相論的議論
- Authors: Saumya Biswas, Amrit De, Avik Dutt,
- Abstract要約: コヒーレント状態は光子損失に対して堅牢であり、ビームスプリッターとの相互作用によって容易に絡み合うことはない。
ここでは、原型量子光学モデルの2つの別個の正確な写像を用いて、それらのロバスト性に対する位相的議論に関する洞察を与える。
我々の理論は、存在と絡み合いの両方において、コヒーレントな状態の堅牢性の基礎的な理由に光を当てている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Coherent states, being the closest analog to classical states of wave systems, are well known to possess special properties that set them apart from most other quantum optical states. For example, they are robust against photon loss and do not easily get entangled upon interaction with a beamsplitter, and hence are called ``pointer states'', which is often attributed to them being eigenstates of the annihilation operator. Here we provide insights into a topological argument for their robustness using two separate but exact mappings of a prototypical quantum optics model - the driven Jaynes-Cummings model. The first mapping is based on bosonization and refermionization of the Jaynes-Cummings model into the fermionic Su-Schrieffer-Heeger model hosting zero-energy topologically protected edge states. The second mapping is based on the algebra of deformed f-oscillators. We choose these mappings to explicitly preserve the translational symmetry of the model along a Fock-state ladder basis, which is important for maintaining the symmetry-protected topology of such 1D lattices. In addition, we show that the edge state form is preserved even when certain chiral symmetry is broken, corresponding to a single-photon drive for the quantum optics model that preserves the coherent state; however, the addition of two-photon drive immediately disturbs the edge state form, as confirmed by numerical simulations of the mapped SSH model; this is expected since two-photon drive strongly perturbs the coherent state into a squeezed state. Our theory sheds light on a fundamental reason for the robustness of coherent states, both in existence and entanglement -- an underlying connection to topology.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント状態は、波動系の古典状態に最も近い類似性であり、他のほとんどの量子光学状態と異なる特別な性質を持つことが知られている。
例えば、光子損失に対して頑健であり、ビームスプリッターとの相互作用によって容易に絡み合うことはなく、したがって 'pointer state' と呼ばれる。
ここでは、原型量子光学モデル(Jaynes-Cummingsモデル)の2つの別個の正確な写像を用いて、それらのロバスト性に関する位相的議論に関する洞察を与える。
最初の写像は、Jaynes-Cummingsモデルのボゾン化と参照化に基づいて、ゼロエネルギー位相的に保護されたエッジ状態を持つフェルミオンSu-Schrieffer-Heegerモデルである。
2番目の写像は変形したf-オシレータの代数に基づいている。
我々はこれらの写像を選択して、これらの1D格子の対称性が保護される位相を維持する上で重要であるフォック状態のラグ基底に沿ったモデルの翻訳対称性を明示的に保存する。
さらに,コヒーレント状態を保存する量子光学モデルの単一光子駆動に対応して,特定のキラル対称性が破れた場合でも,エッジ状態の形状が保存されることが示されるが,2光子駆動の追加は,マッピングされたSSHモデルの数値シミュレーションによって確認されたように,直ちにエッジ状態の形状を乱す。
我々の理論は、トポロジーに根ざした関係である、存在と絡み合いの両方において、コヒーレントな状態の堅牢性の根本的な理由に光を当てている。
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