基于色散 qubit-光相互作用的自主测量中能量交换的基本机制

测量一个不与量子系统哈密顿量对易的观测量，通常会改变该系统的平均能量。在将系统与量子计耦合的自主测量方案中，系统能量的变化必须由计的能量变化来补偿。在此，我们从理论上研究这样一种自主计-系统动力学：一个 qubit 与在一维波导中传播的光脉冲发生色散相互作用。光脉冲的相位发生偏移，以 qubit 沿 $z$ 方向的状态为条件，而 qubit 哈密顿量的取向是任意的。由于相互作用是色散的，光子数守恒，因此能量平衡必须通过光脉冲的频谱形变来实现。基于解析和数值解，我们揭示了这种频谱形变背后的机制，并展示了它如何补偿 qubit 的能量变化。我们解释了输出谱中三峰结构的形成，并给出了该结构可被观测到的条件。