Jaynes -Cummings-modellen (förkortat JCM) är en teoretisk modell inom kvantoptik . Den beskriver ett system som består av en tvånivåatom som interagerar med ett kvantiserat läge i en optisk kavitet i närvaro/frånvaro av ljus. JCM har en speciell plats inom atomfysik och inom kvantoptik, både experimentell och teoretisk. Det är också standardmodellen inom nanoelektronik för att beskriva qubits som interagerar med ett monokromatiskt elektromagnetiskt fält (som används för kvantmanipulation).
Denna modell föreslogs ursprungligen 1963 av Edwin Jaynes och Fred Cummings när man jämförde kvantteorin om strålning och den semiklassiska teorin om fenomenet spontan strålning [1] . I den semiklassiska atom-fältinteraktionsteorin kvantiserades endast atomen , och fältet ansågs snarare som en funktion av tid, snarare än en operatör . En semiklassisk teori kan förklara många av de fenomen som observeras i modern optik (till exempel existensen av " Rabi -cykeln ").
JCM visade hur kvantiseringen av strålningsfältet påverkar utvecklingen av tillståndet i ett tvånivåsystem i jämförelse med den halvklassiska teorin om ljusets interaktion med en atom. Senare fann man att återupplivandet av atomär inversion efter dess sönderfall är en direkt följd av diskretheten i fälttillstånden ( fotoner ) [2] [3] . Detta är en rent kvanteffekt som kan beskrivas med JCM, men inte med semiklassisk teori. Tjugofyra år senare gjorde Rempe, Walter och Klein [4] en vacker demonstration av kvantkollapser (förfall) och väckelser (återfödslar) i en enatomsmaser .
Grafen över kvantoscillationer av atomär inversion är byggd på basis av formler som hittats av A.A. Karatsuba och E.A. Karatsuboy [5] .