論文の概要: Equilibrium thermometry in the multilevel quantum Rabi model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.12787v1
• Date: Fri, 13 Feb 2026 10:13:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-16 23:37:53.9204
• Title: Equilibrium thermometry in the multilevel quantum Rabi model
• Title（参考訳）: 多レベル量子ラビモデルにおける平衡温度測定
• Authors: Tabitha Doicin, Luis A. Correa, Jonas Glatthard, Andrew D. Armour, Gerardo Adesso,
• Abstract要約: 平衡におけるプローブの温度感度は、その熱量子フィッシャー情報(QFI)によって測定できる 本稿では、2つのよく分断された原子多様体がほぼ退化レベルを1つのキャビティモードに結合する多レベル量子Rabiモデルの温度測定性能について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The temperature sensitivity of a probe in equilibrium can be gauged by its thermal quantum Fisher information (QFI). It is known that probes exhibiting degeneracy in their energy-level structure can achieve larger sensitivities, while probes with a more uniform spectrum may remain sensitive over a broader temperature range. Here, we study the thermometric performance of a multilevel quantum Rabi model in which two well-separated atomic manifolds of near-degenerate levels couple to a single cavity mode. We generalise the standard quantum Rabi treatment in the adiabatic regime to find an approximate closed-form expression for the thermal QFI. We then characterise two complementary limits. On the one hand, a large dark-state manifold (dark-manifold saturation) produces a robust peak in thermal sensitivity due to bright--dark population transfer. Such increase in sensitivity is further maximised at an intermediate light--matter coupling strength. Maximising instead the number of bright states (bright-manifold saturation) generates a broadband thermal response that becomes increasingly stable under random light--matter couplings as the number of levels is increased. The rich spectral structure of our cavity-QED model thus makes it a versatile and sensitive equilibrium thermometer over a broad range of temperatures.
• Abstract（参考訳）: 平衡におけるプローブの温度感度は、その熱量子フィッシャー情報(QFI)によって測定することができる。 エネルギーレベルの構造に縮退を示すプローブはより感度が高く、より均一なスペクトルを持つプローブはより広い温度範囲で感度が保たれることが知られている。 本稿では, ほぼ退化状態の2つのよく分離された原子多様体が1つのキャビティモードに結合する多レベル量子ラビモデルの温度測定性能について検討する。 我々は、断熱状態における標準量子ラビ処理を一般化し、熱QFIの近似閉形式式を求める。 次に2つの相補的な限界を特徴づける。 一方、大きな暗黒状態多様体(暗黒多様体飽和)は、明るい暗黒集団移動による熱感度の安定なピークを生じさせ、この感度の増大は中間光-物質結合強度でさらに最大化する。 代わりに、明るい状態の数(明るいマニフォールド飽和度)を最大化すると、ランダムな光-マッターカップリングの下でますます安定なブロードバンド熱応答が生じる。 キャビティ-QEDモデルの豊富なスペクトル構造により、幅広い温度で多用途で感度の高い平衡温度計となる。

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