基于囚禁里德堡离子的三方量子 Rabi 模型

我们研究了一种三方量子 Rabi 模型 (TQRM)，其中玻色模通过自旋 - 自旋相互作用同时耦合到两个自旋 -$1/2$ 粒子，从而产生自旋 - 自旋 - 玻色耦合——这不同于具有二方自旋 - 玻色耦合的传统量子 Rabi 模型。TQRM 的对称性取决于失谐参数，该参数代表自旋态之间的能量差。在零失谐时，宇称对称性使 TQRM 可约化为量子 Rabi 模型。随着三方耦合强度的增加，预测基态会发生从亚辐射到超辐射的相变。对于非零失谐，总自旋成为 TQRM 中唯一的守恒量。研究发现，只要三方耦合保持非零，超辐射就在基态中占主导地位。我们解析推导了 TQRM 的 Braak $\mathcal{G}$-函数，并由此获得了本征谱。TQRM 可以在可行的囚禁里德堡离子量子模拟器中实现，其中 TQRM 所需的三方耦合和单体相互作用自然存在。我们的研究为利用 TQRM 探索和创造自旋与运动自由度中的新颖关联和纠缠开辟了机会。