通过Schwinger玻色子表示发现的Tavis-Cummings模型中的偶然对称性
Jaynes-Cummings (JC) 哈密顿量是光与物质相互作用(更一般地,是量子比特与玻色子相互作用)的典型模型,广泛应用于原子、光学和超导量子比特平台。在多量子比特场景下,当n个量子比特与单个玻色子模式以相同方式耦合时,该相互作用被称为Tavis-Cummings (TC) 哈密顿量。TC模型的结构通常通过两种标准对称性来理解:量子比特的置换不变性,以及与总激发数守恒相关的U(1)对称性。在此,该团队识别出TC哈密顿量中存在一个额外的、独立的“偶然”对称性,并构建了相应的守恒可观测量。研究表明,对于n>2个量子比特,该对称性对可实现酉变换施加了强约束。这些约束在存在全局 \(J_z\) 哈密顿量时仍然存在,但可通过添加 \(J_z^2\) 来消除,尽管 \(J_z^2\) 同时保留了置换不变性和U(1)对称性。最后,该工作利用角动量的Schwinger玻色子表示解释了该先前未注意到的对称性的起源。这些限制对TC系统的可控性及其在量子计算中的应用具有重要意义,相关研究在配套论文中进行了进一步探讨。

