El espectro físico de un modelo de Jaynes-Cummings excitado

Área de la Ciencia:

• Óptica cuántica
• Física atómica
• Electrodinámica cuántica de cavidades

Sus antecedentes:

• El modelo de Jaynes-Cummings describe la interacción luz-materia en una cavidad.
• La excitación coherente introduce campos clásicos externos en el sistema.
• La comprensión de la respuesta espectral es crucial para las tecnologías cuánticas.

Objetivo del estudio:

• Analizar el espectro físico dependiente del tiempo de un modelo de Jaynes-Cummings excitado.
• Derivar expresiones de forma cerrada para las funciones de correlación de operadores atómicos y de campo.
• Investigar el impacto de la excitación coherente en las propiedades espectrales.

Principales métodos:

• Transformaciones unitarias para mapear el Hamiltoniano dependiente del tiempo a una forma estacionaria.
• Derivación de expresiones de forma cerrada para funciones de correlación de dos tiempos.
• Evaluación del espectro físico dependiente del tiempo utilizando la definición de Eberly-Wódkiewicz.

Principales resultados:

• La excitación externa causa modificaciones significativas en la respuesta espectral atómica, incluyendo desplazamientos de frecuencia y formas de línea asimétricas.
• Se identificó un régimen de excitación específico en el que el desplazamiento coherente del campo de la cavidad cancela la amplitud coherente inicial.
• En este régimen, la dinámica del sistema imita un modelo de Jaynes-Cummings inicializado en el vacío, recuperando la división de Rabi del vacío.

Conclusiones:

• La excitación coherente ofrece control sobre las características espectrales en el modelo de Jaynes-Cummings.
• Las características espectrales observadas se atribuyen al desplazamiento coherente del campo, no a una alteración del acoplamiento átomo-cavidad.
• Este trabajo proporciona información sobre el control e interpretación de la dinámica de sistemas cuánticos bajo excitación externa.