論文の概要: Entangling Power and Symmetries in the Quantum Rabi Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12053v1
• Date: Mon, 13 Jul 2026 18:11:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-15 17:08:29.929966
• Title: Entangling Power and Symmetries in the Quantum Rabi Model
• Title（参考訳）: 量子ラビモデルにおけるエンタングルパワーと対称性
• Abstract要約: 時間平均エンタングリングパワーは、ラビ族における隠れ対称性と$U(1)$対称性の両方に応答することを示す。 その結果, エンタングリングパワーは, 光物質系における隠蔽・顕在対称性の存在と特性を明らかにするために, 演算子診断として機能することが示された。
• 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 quantum Rabi model is a standard effective Hamiltonian in studies of light-matter interaction, capturing the simplest nontrivial setting in which a qubit couples to a single harmonic oscillator. Within the broader Rabi family, we focus on two special cases: the Jaynes-Cummings (JC) model, which carries an explicit $U(1)$ symmetry, and the asymmetric quantum Rabi model (AQRM), which possesses a parameter-dependent "hidden'' symmetry that appears only at integer bias, $\varepsilon/ω\in\mathbb{Z}$, and is not manifest in the Hamiltonian. We use the time-averaged entangling power as an operator-level diagnostic of these symmetry structures. Since the oscillator Hilbert space is infinite-dimensional, we compare two finite input ensembles: a Haar average after Fock-space truncation and a coherent-state average at fixed mean occupation $\bar{n}$. Both diagnostics show peaks at the integer-bias points of the AQRM, where the hidden symmetry resides. In contrast, the manifest $U(1)$ symmetry at the JC point instead gives a weak dip. Thus, the time-averaged entangling power responds to both the hidden symmetry and the $U(1)$ symmetry in the Rabi family, with the sign of the response indicating how the symmetry reorganizes the spectral expansion. These results demonstrate that the entangling power can serve as an operator diagnostic to reveal the presence and properties of hidden and manifest symmetries in light-matter systems.
• Abstract（参考訳）: 量子ラビモデル(英: quantum Rabi model)は、量子ビットが単一の高調波発振器に結合する最も単純な非自明な設定を捉え、光-物質相互作用の研究において有効なハミルトニアンである。 より広いラビ族の中では、明示的な$U(1)$対称性を持つJaynes-Cummings (JC) モデルと、パラメータ依存的な「隠れた」対称性を持つ非対称量子ラビモデル(AQRM)の2つの特別なケースに焦点を当てる。 我々は、これらの対称性構造の演算子レベル診断として、時間平均エンタングリングパワーを使用する。 振動子ヒルベルト空間は無限次元であるため、フォック空間切断後のハール平均と固定平均のコヒーレント状態平均である$\bar{n}$の2つの有限入力アンサンブルを比較する。 どちらの診断も、隠れ対称性が存在するAQRMの整数バイアス点のピークを示す。 対照的に、JC 点における表示 $U(1)$ 対称性は、代わりに弱ディップを与える。 このように、時間平均のエンタングリングパワーは、ラビ族における隠れ対称性と$U(1)$対称性の両方に反応し、対称性がどのようにスペクトル展開を再編成するかを示す反応の兆候である。 これらの結果から, エンタングリングパワーは, 光物質系における隠蔽・顕在対称性の存在と特性を明らかにするために, 演算子診断として機能することが示唆された。

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