【摘 要】
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各向异性量子Rabi模型是量子Rabi模型的推广,它具有旋转项和反旋转项两个不同的耦合常数。各向异性量子Rabi模型为我们了解有关量子光学,固态物理学,和介观物理学的各种物理
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各向异性量子Rabi模型是量子Rabi模型的推广,它具有旋转项和反旋转项两个不同的耦合常数。各向异性量子Rabi模型为我们了解有关量子光学,固态物理学,和介观物理学的各种物理特性提供了一个基本模型。在本文中,我们提出了一种实验可行的方案,通过周期性的频率调制,在量子电动力学系统中实现各向异性量子Rabi模型。并且这个可调谐的各向异性量子Rabi模型的有效哈密顿量可以从两个周期性驱动场调制的量子比特-谐振器耦合系统中得出。然后我们通过调整驱动场的初始相位,频率和振幅,来调整这个模拟系统中的所有有效参数。我们发现,周期性驱动能够将处于分散状态的耦合系统驱动到超强耦合状态,甚至是深强耦合状态。导出的有效哈密顿量能够得到旋转项和反旋转项,这样我们可以在范围很大的参数空间中控制旋转项和反旋项的耦合常数的比率,继而研究从JC模型到反JC模型的转变。得到了反JC模型之后,我们调制数值得到了更加简化的简并各向异性量子Rabi模型。接着通过对该系统保真度的数值模拟表明,这种有效哈密顿量在超强耦合态甚至是更强的耦合态下都是有效的。并且我们的方案可以推广到多量子比特的情况,考虑到谐振器与N个量子比特耦合,我们可以经过相同的处理得到模拟的各向异性量子Dicke模型。最后,我们还将这个模拟系统应用于薛定谔猫态和量子门:探究如何产生单量子比特相干态的叠加,从而得到了奇偶薛定谔猫态;通过数值模拟,研究两比特量子的纠缠性质,得到与CNOT门等价的两比特量子门。本文提出的建议将为进一步研究更强的各向异性Rabi模型打下基础,该模型的耦合强度远远超出量子光学中的超强耦合和深强耦合态下的耦合强度。
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