論文の概要: Mean-field and fluctuation dynamics in off-resonant two-mode atom-field interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.20542v1
• Date: Tue, 19 May 2026 22:30:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-21 19:19:56.401102
• Title: Mean-field and fluctuation dynamics in off-resonant two-mode atom-field interactions
• Title（参考訳）: オフ共鳴2モード原子-磁場相互作用における平均場と揺らぎのダイナミクス
• Authors: Luis Medina-Dozal, Alejandro R. Urzúa, Carlos A. González-Gutiérrez, José Récamier,
• Abstract要約: 本稿では,Jaynes-Cummingsフレームワーク内の2つの量子化電磁モードに結合した2レベルシステムについて検討する。 単モードモデルは保存された励起数のために正確に解けるが、2モードモデル拡張は根本的な課題を示す。 我々のスキームは、力学を支配的かつ正確に解ける半古典的成分に分離し、原子は両方のモードの平均場と相互作用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.146761527401424
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study a two-level system coupled to two quantized electromagnetic modes within the Jaynes-Cummings framework. While the single-mode model is exactly solvable due to its conserved excitation number, yielding finite-dimensional invariant subspaces, the two-mode model extension presents a fundamental challenge: although the total excitation number remains conserved, each invariant subspace is infinite-dimensional, preventing a closed-form analytical solution. Our scheme separates the dynamics into a dominant, exactly solvable semiclassical component, the atom interacting with the mean fields of both modes, and treats the remaining quantum fluctuations through a sequence of unitary transformations that preserve essential quantum features. We validate our approach through direct comparison with numerical solutions, focusing on the non-resonant regime where multiple detunings give rise to rich interference effects and multi-timescale dynamics inaccessible to standard approximations. The method accurately reproduces atomic inversion, field observables, and fidelity over relevant timescales, while remaining computationally efficient.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Jaynes-Cummingsフレームワーク内の2つの量子化電磁モードに結合した2レベルシステムについて検討する。 単モードモデルは保存された励起数によって正確に解決可能であり、有限次元不変部分空間が得られるが、2モードモデル拡張は基本的な挑戦である: 総励起数は保存されているが、各不変部分空間は無限次元であり、閉形式解析解を妨げている。 我々のスキームは、力学を支配的な、正確に解ける半古典的成分に分離し、両方のモードの平均場と相互作用する原子を、必須の量子的特徴を保持するユニタリ変換の列を通じて、残りの量子揺らぎを扱います。 数値解と直接比較することで,複数のデチューニングがリッチな干渉効果や,標準近似に到達できないマルチスケールダイナミックスをもたらす非共振系に焦点をあてて,本手法の有効性を検証する。 この方法は、計算効率を保ちながら、関連する時間スケールで原子インバージョン、フィールドオブザーバブル、フィデリティを正確に再現する。

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