开放式可 dispersive Jaynes-Cummings 模型的解析解及开放式量子 Rabi 模型的扰动解析解
量子物理
2025-06-11 v2
摘要
Jaynes-Cummings 模型和量子 Rabi 模型是光子晶体和电路量子电动力学中的基础模型，因它们描述了最简单的光-物质相互作用方式，即单个量子比特耦合到单个玻色模态。一种常见于实验实践的情形是，当玻色模态与外部耗散热浴相互作用时，使得量子比特-玻色模态系统成为开放系统。本文提出了针对开放式可 dispersive Jaynes-Cummings 模型的新解析解，以及在弱量子比特-玻色模态耦合系数 的极限下，对开放式量子 Rabi 模型的扰动解析解。具体而言，我们推导了Jaynes-Cummings模型被耦合到热浴的局部 Lindblad 主方程的最一般解，仅假设量子比特-玻色模态系统的初始状态是可分离的。此外，我们获得了开放式量子 Rabi 模型至二阶 的扰动解析解。值得注意的是，我们的发现包括一种新的量子比特稳态公式，表明在量子 Rabi 模型中，稳态人口依赖于量子比特和玻色模态的频率，但在Jaynes-Cummings模型中则不依赖于 的值。我们的结果对光-物质相互作用背景下的开放量子系统研究具有广泛的参考价值。
引用
@article{arxiv.2411.18310,
title = {Analytical solution of the open dispersive Jaynes-Cummings model and perturbative analytical solution of the open quantum Rabi model},
author = {Antti Vaaranta and Marco Cattaneo and Paolo Muratore-Ginanneschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18310},
year = {2025}
}