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在耗散浴中工程化拉比二聚体的光子非定域性

DOI：10.1002/andp.201800351 期刊：Annalen der Physik 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 采用拉比二聚体模型来描述最近报道的一种电路量子电动力学系统，该系统由两个耦合的传输线谐振腔构成，每个谐振腔与一个量子比特耦合。本研究采用声子浴来模拟多模微机械谐振器，并将其与拉比二聚体中的量子比特耦合。通过结合狄拉克-弗伦克尔含时变分原理与多重达维多夫D2试探波函数，研究了复合系统的动力学行为。初始时所有光子被注入左侧谐振腔，两个量子比特处于下态并与声子真空耦合。在强量子比特-光子耦合区域，通过调节量子比特-浴耦合强度α可调控光子动力学，增大α可实现光子离域。无耗散情况下光子局域于初始谐振腔；而中等量子比特-浴耦合时，光子经长时间演化会在两谐振腔间实现准平衡离域分布，此时高频浴?；嵋蛴胪思孔颖忍叵嗷プ饔枚患せ睢Ｇ亢纳⑻跫?，光子通过两谐振腔间的频繁跃迁实现离域，同时量子比特被抑制在其初始下态。
作者： Fulu Zheng，Yuyu Zhang，Lu Wang，Yadong Wei，Yang Zhao
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研究概述 实验方案

研究目的

通过将量子比特耦合到共同的声子浴中，研究浴诱导效应对拉比二聚体动力学的影响，并探究不同参数区间内光子、量子比特及浴模的动力学行为。

研究成果

通过调节量子比特-浴耦合来操控量子比特状态，可以控制拉比二聚体中的光子动力学。在弱量子比特-光子耦合情况下，光子动力学几乎不受声子浴影响，光子通过在两个谐振腔间跳跃实现非定域化。而在强耦合且光子隧穿较弱的区域，无耗散时光子会局域在初始谐振腔中，但引入环境影响后可实现非定域化。该研究表明所提出的混合QED器件未来实验中可制备，为量子物理研究提供平台。

研究不足

该研究聚焦于一个与声子浴耦合的拉比二聚体特定模型，可能无法涵盖真实量子电动力学系统的所有复杂性。虽简要考虑了不同浴类型和初始条件的影响，但未作详尽探究。

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