論文の概要: Quantum Rabi oscillations of a qubit strongly coupled to a one-dimensional waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.16077v1
• Date: Mon, 17 Aug 2026 04:16:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.521631
• Title: Quantum Rabi oscillations of a qubit strongly coupled to a one-dimensional waveguide
• Title（参考訳）: 1次元導波路に強く結合した量子ビットのラビ振動
• Abstract要約: 1次元の開導波路に強く結合した2レベル原子(量子ビット)からなる系における量子ラビ振動について検討する。 従来の空洞量子力学とは対照的に、キュービットは伝播モードの連続体と相互作用する。 この系は2つの運動積分を持ち、単一の励起部分空間におけるハミルトニアンの正確な対角化を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We theoretically investigate quantum Rabi oscillations in a system consisting of a two-level atom (qubit) strongly coupled to a one-dimensional open waveguide. In contrast to conventional cavity quantum electrodynamics, the qubit interacts with a continuum of propagating modes, which gives rise to fundamentally different dynamical behavior. Within the rotating-wave approximation, we express the multimode Jaynes-Cummings Hamiltonian in terms of collective bosonic operators and show that the system possesses two integrals of motion, enabling an exact diagonalization of the Hamiltonian in the single-excitation subspace. Considering the initially excited qubit and field states described by multiphoton Fock-like states, we demonstrate that the Rabi oscillations represent a collective phenomenon corresponding to oscillations between multiphoton states differing by a single photon. We then extend our analysis to multiphoton processes in which the initial field is a multimode coherent state in a continuous spectrum. In this case, the Rabi frequency is shown to be sensitive to the spectral profile of the function that generates the coherent state.
• Abstract（参考訳）: 1次元の開導波路に強く結合した2レベル原子(量子ビット)からなる系の量子ラビ振動を理論的に研究する。 従来の空洞量子力学とは対照的に、量子ビットは伝播モードの連続体と相互作用し、基本的に異なる動的挙動を引き起こす。 回転波近似の中では、多重モードのJaynes-Cummings Hamiltonianを集合ボソニック作用素の項で表現し、系が2つの運動積分を持ち、単一の励起部分空間におけるハミルトンの正確な対角化を可能にすることを示す。 多光子フォック状態によって記述された初期励起量子ビットと磁場状態を考えると、ラビ振動は単一の光子によって異なる多光子状態間の振動に対応する集合現象を表す。 次に、解析を連続スペクトルにおいて初期場が多重モードコヒーレント状態である多光子過程に拡張する。 この場合、ラビ周波数はコヒーレント状態を生成する関数のスペクトルプロファイルに敏感であることが示されている。

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