扩展变换旋转波近似在双光子量子Rabi模型中的应用

《Scientific Reports》：Extended transformed rotating-wave approximation for the two-photon quantum Rabi model

　　

摘要

我们提出了一种改进的变分旋转波近似（ETRWA）方法，用于研究双光子量子拉比模型。该方法保留了现有TRWA中的自旋依赖压缩变换和量子比特频率依赖的参数选择条件，但用精确的光子数依赖的对角矩阵元素及最近邻双光子矩阵元素替换了传统的与激发无关的真空系数。我们使用ETRWA、TRWA和S-GRWA方法计算了能谱、平均光子数和本征态保真度。与精确数值结果的比较表明，在中等耦合条件下，ETRWA对TRWA的改进效果最为显著。与S-GRWA的比较结果显示，改进效果受到观察频率、失谐量和耦合强度的影响。在光谱塌缩接近的情况下，S-GRWA更为优越，因为它能够保持软模式的消失；而有限压缩的ETRWA则省略了连续谱和更高激发态软化所需的块间过程。ETRWA保持了封闭的\(2\times 2\)对角化形式，并且其系数生成过程具有依赖于激发的有限求和计算复杂度。