拓扑论证量子光学中相干态的鲁棒性
量子物理
2024-09-20 v1 介观与纳米尺度物理
光学
摘要
相干态作为波系统最接近经典状态的类比，被众多研究所熟知，其拥有与绝大多数其他量子光学态相区别的特殊性质。例如，相干态在光子损耗时具有鲁棒性，与光束分射器相互作用时也不易纠缠，因此被称为“指针态”，这常被归因于其是消灭算符的本征态。本文通过对原型量子光学模型——受控朝本斯-康米斯模型的两个严格映射，提供对其鲁棒性的拓扑论证。第一个映射基于将朝本斯-康米斯模型进行玻色子化和再费米子化，转化为承载零能量拓扑保护边态的费米子苏施里夫-赫格模型。第二个映射基于变形 f-振子的代数。我们选择这些映射是为了显式保留沿 Fock 态梯度基的平移对称性，这对于维持此类一维晶格的对称性保护拓扑结构至关重要。此外，我们展示，当某些手征对称性被破坏时（对应于保持相干态的单光子驱动），边态形式仍被保留；然而，加入双光子驱动后，边态形式立即被扰乱，数值模拟证实了这一点；这符合预期，因为双光子驱动会强烈扰动相干态，使其趋向纠缠态。我们的理论阐明了相干态在存在性和纠缠性方面的鲁棒性背后的根本原因——一种与拓扑性质的内在联系。
引用
@article{arxiv.2409.12292,
title = {Topological argument for robustness of coherent states in quantum optics},
author = {Saumya Biswas and Amrit De and Avik Dutt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.12292},
year = {2024}
}