論文の概要: Comparison of the standard and dressed-picture master equations for the quantum Rabi model in the ultrastrong coupling regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.08852v1
- Date: Fri, 10 Apr 2026 01:22:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-13 17:57:53.626998
- Title: Comparison of the standard and dressed-picture master equations for the quantum Rabi model in the ultrastrong coupling regime
- Title（参考訳）: 超強結合状態における量子ラビモデルに対する標準および装束マスター方程式の比較
- Authors: Alexandre P. Costa, Hebert S. Rego de Oliveira, Alexandre Dodonov,
- Abstract要約: この章は、超強結合状態における量子ラビモデルに対する緩和と脱落の影響について考察する。
これは、結果の非単体力学を実装し、数値的に解くための明示的な公式を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 78.55450146498553
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The goal of this chapter is to investigate the effects of relaxation and dephasing on the quantum Rabi model in the ultrastrong coupling regime, and to provide explicit formulas to implement and numerically solve the resulting nonunitary dynamics from first principles. The quantum Rabi model constitutes the most fundamental description of light-matter interaction, describing a single two-level system coupled to a single mode of a quantized cavity field. The ultrastrong coupling regime is typically defined by $g \gtrsim 0.1ω$, where $ω$ denotes the cavity-mode frequency. In this regime, the standard master equation of quantum optics -- commonly referred to as the Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad (GKSL) master equation -- becomes inaccurate. The reason is that strong light-matter interaction hybridizes the bare atom and field states, so that dissipation cannot be consistently described in the uncoupled basis. A consistent treatment must therefore incorporate this hybridization directly into the dissipative terms. One such approach is the dressed-picture Markovian master equation derived by Beaudoin, Gambetta, and Blais, in which the qubit-field interaction is explicitly included in the construction of the system-bath coupling operators. In this chapter, we numerically solve both the GKSL master equation and the dressed master equation (DME) for various initial field states, including coherent, odd Schrödinger cat, squeezed vacuum, squeezed coherent, and thermal states. We also examine photon generation from the vacuum induced by external time-dependent modulation of the qubit parameters, as well as multiphoton Rabi oscillations for an initially excited qubit. Two reservoir spectral densities are considered: white and Ohmic noise. The differences between the two approaches are illustrated through numerical results for several physical observables.
- Abstract（参考訳）: この章の目標は、超強結合状態における量子ラビモデルに対する緩和と脱落の影響を調査し、第一原理から得られる非単体力学を実装・数値的に解くための明示的な公式を提供することである。
量子ラビモデルは光-物質相互作用の最も基本的な記述であり、量子化された空洞場の単一モードに結合された単一の2レベルシステムを記述する。
超強結合系は通常、$g \gtrsim 0.1ω$で定義され、$ω$は空洞モード周波数を表す。
この状態において、量子光学の標準的なマスター方程式(Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad(GKSL)マスター方程式)は不正確なものとなる。
理由は、強い光と物質の相互作用が素の原子と磁場の状態をハイブリダイズするため、散逸は非結合基底で一貫して説明できないからである。
したがって、一貫した処理は、このハイブリッド化を直接散逸項に含めなければならない。
そのようなアプローチの1つは、ボーディン、ガンベッタ、ブレスによって導かれる着飾ったマルコフのマスター方程式であり、そこでは、量子場相互作用がシステム-バス結合作用素の構成に明示的に含まれている。
本章では, コヒーレント, 奇形シュレーディンガー・キャット, 真空加圧, 圧縮コヒーレント, 熱状態など, 様々な初期場状態に対して, GKSLマスター方程式とドレスマスター方程式(DME)を数値的に解く。
また、キュービットパラメータの外部時間依存性変調によって誘起される真空からの光子生成と、初期励起キュービットに対する多光子ラビ振動についても検討した。
ホワイトノイズとオーミックノイズの2つの貯水池スペクトル密度が考慮されている。
2つのアプローチの違いは、いくつかの物理観測器の数値的な結果を通して説明される。
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