論文の概要: Renormalization and Low-Energy Effective Models in Cavity and Circuit QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.01651v1
• Date: Mon, 03 Mar 2025 15:27:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:17:19.805234
• Title: Renormalization and Low-Energy Effective Models in Cavity and Circuit QED
• Title（参考訳）: キャビティと回路QEDにおける再正規化と低エネルギー有効モデル
• Authors: Daniele Lamberto, Alberto Mercurio, Omar Di Stefano, Vincenzo Savona, Salvatore Savasta,
• Abstract要約: 量子ラビモデル(英: quantum Rabi model、QRM)は、キャビティと回路量子力学における光-物質相互作用の研究の基盤である。 我々は、より高い原子エネルギーレベルの効果的な影響を取り入れた再正規化QRMを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The quantum Rabi model (QRM) is a cornerstone in the study of light-matter interactions within cavity and circuit quantum electrodynamics (QED). It effectively captures the dynamics of a two-level system coupled to a single-mode resonator, serving as a foundation for understanding quantum optical phenomena in a great variety of systems. However, this model may produce inaccurate results for large coupling strengths, even in systems with high anharmonicity. Moreover, issues of gauge invariance further undermine its reliability. In this work, we introduce a renormalized QRM that incorporates the effective influence of higher atomic energy levels, providing a significantly more accurate representation of the system while still maintaining a two-level description. To demonstrate the versatility of this approach, we present two different examples: an atom in a double-well potential and a superconducting artificial atom (fluxonium qubit). This procedure opens new possibilities for precisely engineering and understanding cavity and circuit QED systems, which are highly sought-after, especially for quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 量子ラビモデル(英: quantum Rabi model、QRM)は、キャビティと回路量子力学(英語版)(QED)における光-物質相互作用の研究の基盤である。 これは、単一モード共振器と結合した2レベル系の力学を効果的に捉え、様々なシステムにおける量子光学現象を理解する基盤となる。 しかし、このモデルは、高調波性系であっても、大きな結合強度に対して不正確な結果をもたらす可能性がある。 さらに、ゲージ不変性の問題は、その信頼性をさらに損なう。 本研究では, 高原子エネルギーレベルの有効影響を取り入れた再正規化QRMを導入し, 2レベル記述を維持しながら, より正確なシステム表現を実現する。 このアプローチの汎用性を示すために、二重井戸ポテンシャルの原子と超伝導人工原子(フルクソニウム量子ビット)の2つの異なる例を示す。 この手順は、特に量子情報処理において特に要求されるキャビティと回路QEDシステムの精密なエンジニアリングと理解のための新たな可能性を開く。

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