論文の概要: Analytical solutions of the open Jaynes-Cummings and quantum Rabi models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18310v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 13:04:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 15:26:05.705199
• Title: Analytical solutions of the open Jaynes-Cummings and quantum Rabi models
• Title（参考訳）: 開Jaynes-Cummingsと量子Rabiモデルの解析解
• Authors: Antti Vaaranta, Marco Cattaneo, Paolo Muratore-Ginanneschi,
• Abstract要約: ジャイアンス・カミングスと量子ラビモデルは空洞と回路量子力学の基礎である。 実験でよく見られるシナリオは、ボソニックモードが外部の放散熱浴と相互作用するときに生じる。 開Jaynes-Cummingおよび量子Rabiモデルに対するリンドブラッドマスター方程式の新しい解析解を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The Jaynes-Cummings and quantum Rabi models are fundamental to cavity and circuit quantum electrodynamics, as they describe the simplest form of light-matter interaction, where a single qubit is coupled to a single bosonic mode. A scenario that is commonly encountered in the experimental practice arises when the bosonic mode interacts with an external dissipative thermal bath, making the qubit-boson system open. In this work, we present new analytical solutions of the Lindblad master equations for the open Jaynes-Cummings and quantum Rabi models in the limit of weak qubit-boson coupling $g$, using the holomorphic formalism in Bargmann space. Specifically, we derive the most general solution of the local Lindblad master equation for the open dispersive Jaynes-Cummings model coupled to a thermal bath, with the only assumptions that the initial state of the qubit-boson system is separable. Additionally, we obtain a perturbative analytical solution for the open quantum Rabi model up to second order in $g$. Notably, our findings include a new formula for the qubit's steady state at zeroth order, showing that the stationary populations depend on both qubit and boson frequencies in the quantum Rabi model, but not in the Jaynes-Cummings model. Our results are of general interest to the study of open quantum systems in the context of light-matter interaction.
• Abstract（参考訳）: ジャイアンス・カミングスと量子ラビモデル(英語版)は空洞と回路量子力学の基礎であり、単一の量子ビットを単一ボソニックモードに結合する光-物質相互作用の最も単純な形式を記述する。 実験でよく見られるシナリオは、ボソニックモードが外部の放散熱浴と相互作用し、クビットボソン系が開放されるときに生じる。 本研究では,開Jaynes-Cummings と量子 Rabi モデルに対するリンドブラッドマスター方程式の新しい解析解を,バーグマン空間の正則形式性を用いて,弱クォービット-ボソン結合$g$の極限で提示する。 具体的には、熱浴に結合した開分散Jaynes-Cummingsモデルに対する局所リンドブラッドマスター方程式の最も一般的な解を導出する。 さらに、開量子ラビモデルに対する摂動論的解析解を$g$で2階まで得る。 特に, 量子ラビモデルにおいて, 定常個体群は, 量子ラビモデルにおいて, ボソン周波数に依存するが, Jaynes-Cummingsモデルでは依存しないことを示す。 我々の結果は、光-物質相互作用の文脈におけるオープン量子系の研究に一般的に関心を寄せている。

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