Dinamica della nonclassicità in un modello generalizzato di Tavis Cummings con interazioni atomiche XY tra spin $(1/2,1)$

Abstract degli autori

Esaminiamo la dinamica della nonclassicità, quantificata mediante l’informazione di skew di Wigner Yanase, nei modelli generalizzati di Jaynes Cummings (JC) e Tavis Cummings (TC), che descrivono le interazioni luce-materia nell’elettrodinamica quantistica in cavità. Analizziamo innanzitutto un modello JC generalizzato costituito da un singolo modo bosonico di cavità accoppiato a un atomo di spin 1, concentrandoci sull’evoluzione temporale della nonclassicità sia del campo di cavità sia del sottosistema atomico. Estendiamo quindi questo quadro a un modello TC generalizzato introducendo un ulteriore atomo di spin $1/2$, così da esaminare l’influenza dei gradi di libertà atomici collettivi. La dinamica globale viene studiata sia in presenza sia in assenza di un’interazione di spin $XY$. I nostri risultati mostrano che, in condizioni di risonanza, il sistema presenta uno scambio efficiente di eccitazioni tra il campo di cavità e il sottosistema atomico, con conseguenti dinamiche regolari e coerenti della nonclassicità e una maggiore generazione di nonclassicità del campo. Al contrario, un campo magnetico longitudinale crescente agisce principalmente come un parametro efficace di detuning, anziché come un’interazione diretta di scambio. In questo regime fuori risonanza, l’accoppiamento atomo-campo si indebolisce considerevolmente, confinando le eccitazioni nel sottosistema atomico. Questa localizzazione sopprime il trasferimento coerente di energia al campo di cavità e determina una marcata riduzione della nonclassicità del campo, mentre il sottosistema atomico conserva la maggior parte delle correlazioni quantistiche. In particolare, gli stati atomici di sovrapposizione presentano dinamiche di spin altamente irregolari, che riflettono una ridistribuzione delle correlazioni quantistiche indotta dal detuning. Questi risultati dimostrano che le dinamiche della nonclassicità dello spin e del campo sono governate principalmente dal flusso di eccitazioni mediato dall’interazione e dalle condizioni di risonanza, piuttosto che dalla sola distribuzione iniziale dell’energia, ..