Qubit-oscillator relationships in the open quantum Rabi model: the role of dissipation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Using a dissipative quantum Rabi model, we study the dynamics of a slow qubit coupled to a fast quantum harmonic oscillator interacting with a bosonic bath from weak to strong and ultra-strong coupling regimes. Solving the quantum Heisenberg equations of motion, perturbative in the internal coupling between qubit and oscillator, we derive functional relationships directly linking the qubit coordinates in the Bloch sphere to oscillator observables. We then perform accurate time-dependent Matrix Product State simulations and compare our results both with the analytical solutions of the Heisenberg equations of motion, and with numerical solutions of a Lindblad master equation, perturbative in the external coupling between oscillator and environment. Indeed, we show that, up to the strong coupling regime, the qubit state accurately fulfils the derived functional relationships. We analyse in detail the case of a qubit starting with generic coordinates on the Bloch sphere of which we evaluate the three components of the Bloch vector through the averages of oscillator observables. Interestingly, a weak to intermediate oscillator coupling to the bath is able to simplify the Bloch vector evaluation since qubit-oscillator relationships are more immediate. Moreover, by monitoring the qubit fidelity with respect to free limit, we find the parameter regime where the combined effect of internal and external couplings is able to hinder the reliable evaluation of the qubit Bloch vector. Finally, in the ultra-strong coupling regime, non-Markovian effects become robust and the dynamics of qubit and oscillator are inextricably entangled making the qubit Bloch vector evaluation difficult. Graphical Abstract
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».