論文の概要: Behavior of quantum coherence in the ultrastrong and deep strong coupling regimes of light-matter system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.00638v1
- Date: Tue, 01 Jul 2025 10:31:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.575484
- Title: Behavior of quantum coherence in the ultrastrong and deep strong coupling regimes of light-matter system
- Title（参考訳）: 光物質系の超強および深部強結合状態における量子コヒーレンスの挙動
- Authors: Yu-qiang Liu, Qiulin Long, Yi-jia Yang, Zheng Liu, Ting-ting, Ma, Bao-qing, Guo, Xingdong, Zhao, Zunlue, Zhu, Wuming, Liu, Chang-shui Yu,
- Abstract要約: 超強強結合系における量子コヒーレンスの挙動について検討する。
基底状態では、光子モードと物質モードコヒーレンスが等しい。
光子モード、物質モード、およびシステム全体を含むより大きなコヒーレンスは、低い光周波数で達成される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.081103442200146
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The ultrastrong and deep strong coupling regimes exhibit a variety of intriguing physical phenomena. In this work, we utilize the Hopfield model of a two-mode bosonic system, with each mode interacts with a heat reservoir, to research the behavior of quantum coherence. Our results indicate that a coupled oscillator system can exhibit significant quantum coherence in the ultrastrong and deep strong coupling regimes. In the ground state, the photon-mode and the matter-mode coherences are equal. The larger coherences that encompass the photon mode, the matter mode, and the overall system are achieved at lower optical frequencies and with increased coupling strengths. Notably, the the beam-splitter and phase rotation terms alone does not generate coherences for either total coherence or subsystem coherences; instead, the generation of quantum coherences originates from the one-mode and two-mode squeezing terms. When heat environments are present, the total coherence can be enhanced by the the beam-splitter and phase rotation terms, while it has no effect on subsystem coherences. Moreover, when the one-mode and two-mode squeezing terms and the the beam-splitter and phase rotation terms are considered together, the total coherence increases with stronger coupling. We also observe that lower frequencies maximize total coherence in the deep strong coupling regime. These results demonstrate that the ultrastrong and deep strong coupling regimes give rise to novel characteristics of quantum coherence. This work provides valuable insights into the quantum coherence properties, particularly in the ultrastrong and deep strong coupling regimes between light and matter and may have potential applications in quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 超強強結合状態と深い強結合状態は、様々な興味深い物理現象を示す。
本研究では,2モードボソニック系のホップフィールドモデルを用いて,各モードが熱貯留層と相互作用し,量子コヒーレンスの挙動を研究する。
以上の結果から, 結合振動子系は超強強結合系と深部強結合系において有意な量子コヒーレンスを示すことが示唆された。
基底状態では、光子モードと物質モードコヒーレンスが等しい。
光子モード、物質モード、および全体系を含むより大きなコヒーレンスは、低い光周波数で達成され、結合強度が増大する。
特に、ビームスプリッターと位相回転項だけでは全コヒーレンスまたはサブシステムのコヒーレンスを生成せず、代わりに量子コヒーレンスの生成は1モードと2モードのスクイージング項に由来する。
熱環境が存在する場合、全コヒーレンスをビームスプリッターと位相回転項で拡張することができるが、サブシステム・コヒーレンスには影響しない。
さらに、一モードと二モードのスクイーズ項とビームスプリッターと位相回転項を合わせて考えると、より強い結合によって総コヒーレンスが増加する。
また, 深い結合状態において, 低周波が全コヒーレンスを最大化することも観察した。
これらの結果は、超強強結合状態と深い強結合状態が、量子コヒーレンス(英語版)の新たな特性をもたらすことを示している。
この研究は量子コヒーレンス特性、特に光と物質の間の超強強結合状態における貴重な洞察を与え、量子情報処理に潜在的な応用をもたらす可能性がある。
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