Casimir Effect under Quasi-Periodic Boundary Condition Inspired by Nanotubes
在研究Casimir效应时，通常采用周期（反周期）边界条件来模拟非欧拓扑平坦空间中标量场的周期（反周期）结构。然而，在单元结构的一个端点上的标量场的值和另一个端点上的值之间可以存在任意相位差，例如纳米管结构。然后，本文在系统两端加上一个附加相位因子的周期条件，称为“准周期”条件，以研究相应的Casimir效应。发现了一种吸引或排斥的Casimir力，其性质依赖于相角的大小。特别地，当相位角取特定值时，卡西米尔效应消失。高维时空的情况也进行了研究。
2013-12-06 hep-th quant-ph
The Casimir energy between nanostructured gratings of arbitrary periodic profile
本文研究了任意形状的波纹光栅的Casimir能量的横向依赖性。为此，我们建模的配置文件作为堆栈的水平矩形切片的配置文件的形状和数值评估Casimir能量之间的不同的相对横向位移的两个波纹板。我们将我们的结果与邻近力近似（PFA）内获得的预测进行比较。在可比分离的波纹板和几何参数，我们发现一个很强的依赖性的Casimir能量上的形状的波纹板配置文件。
2012-10-25 cond-mat.other quant-ph
A quasi-analytical modal approach for computing Casimir interactions in periodic nanostructures
我们提出了一个几乎完全解析的技术计算周期性层状光栅之间的卡西米尔相互作用的模式的基础上的方法。我们的方法通过使用此类结构本征向量的精确形式，并通过数值求解简单的超越方程来计算本征值，改进了之前关于纳米结构的卡西米尔模态方法的工作。在某些情况下，特征值可以精确求解，例如由Drude介电常数建模的光栅的零频率极限。我们的技术也使我们能够预测分析卡西米尔相互作用的行为在极限情况下，如大分离渐近。该方法可以推广到更复杂的光栅结构，并可以提供更深入的理解纳米结构之间的卡西米尔力的几何组成温度的相互作用。
2012-08-29 physics.optics quant-ph
Nonlinear Micromechanical Casimir Oscillator
不带电金属表面之间的卡西米尔力源自电磁场的量子力学零点涨落。我们证明了这种量子电动力学效应对微结构的振荡行为有深远的影响，当表面非常接近（<= 100 nm）。在周期驱动的微机械扭转振子的频率响应中观察到由Casimir力引起的频率偏移、迟滞行为和双稳态。
2001-09-21 quant-ph
Casimir Forces: An Exact Approach for Periodically Deformed Objects
提出了一种计算周期变形物体间Casimir力的新方法。这种方法允许，第一次，一个严格的非微扰治疗卡西米尔效应的断开对象超越卡西米尔的原始两板配置。该方法考虑到集体性质的波动引起的力量，超越了常用的两体范德华力的两两相加。作为该方法的一个应用，我们精确地计算了波纹平板与矩形波纹板之间的标量场涨落引起的Casimir力。在后一种情况下，发现力总是吸引力。
2002-06-28 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Casimir-Lifshitz Interaction between Dielectric Heterostructures
在最近发展起来的介电衬度微扰理论的框架内研究了任意介质异质结构之间的相互作用。结果表明，周期性图案化的电介质或金属结构导致振荡的横向Casimir Lifshitz力，以及调制的法向力，因为它们相对于彼此位移。这些振荡贡献的强度随着间隙尺寸的减小和异质结构中使用的材料的介电性质的对比度的增加而增加。
2009-07-14 quant-ph
Casimir Energies of Periodic Dielectric Gratings
电磁波从周期性光栅的反射可以用离散耦合多通道散射问题来描述。通过将光栅建模为空间和频率相关的电介质，可以使用可变相位方法，应用于包含横向和纵向模式的广义亥姆霍兹方程，以有效地计算散射$S$矩阵。投影到横向模式的结果，评估虚波矢量，提供了必要的信息，卡西米尔能量计算。这种方法是特别感兴趣的光栅深波纹，这可能会限制基于瑞利展开的技术的适用性。我们证明了该方法通过计算作为分离和横向位移的函数的正弦光栅轮廓之间的Casimir相互作用能量。
2014-09-23 hep-th quant-ph
Pulsating Casimir force
基于Lifshitz理论，我们证明了用激光脉冲照射Au-乙醇-Si，Si-乙醇-Si和$α$ O ${}_3$-乙醇-Si三层体系中的一个（Si）板，可以使Casimir吸引力变为Casimir排斥力，反之亦然.所提出的效应在纳米技术中开辟了新的机会，以完全基于量子真空的零点振荡而无需机械弹簧的作用来驱动电和光机械微机械中的周期性运动。
2007-07-18 quant-ph
Casimir forces in the time domain II: Applications
我们之前的论文介绍了一种方法来计算Casimir力在任意几何形状和任意材料，是基于时域有限差分（FDTD）计划。在这篇手稿中，我们专注于我们的方法的有效实施的几何形状的实际利益和扩展我们以前的概念验证算法在一维的问题在二维和三维，引入了一些新的优化。我们认为Casimir活塞式的问题与非单调和单调的力依赖于侧壁分离，无论是以前解决的几何形状，以验证我们的方法，也为新的几何形状，涉及磁性侧壁和/或圆柱形活塞。我们包括现实的电介质材料来计算悬浮硅波导之间的力或周期性凹槽的悬浮膜上，还演示了PML吸收边界和/或周期性边界的应用。此外，我们将这种方法应用到一个可实现的三维系统中，其中二氧化硅球稳定地悬浮在流体上面的缩进金属基板。更一般地说，该方法允许现成的FDTD软件，已经支持各种各样的材料（包括电介质，磁性，甚至各向异性材料）和边界条件，被利用的卡西米尔问题。
2009-10-27 quant-ph
Proposal to measure the Casimir Effect Across the Superconducting Transition
本文提出利用平行磁场在厚膜中诱导一级超导转变，通过周期性调制磁场使卡西米尔力产生可检测的调制，从而首次实验验证卡西米尔效应与超导的耦合。
2025-02-07 quant-ph
Demonstration of the Lateral Casimir Force
使用原子力显微镜测量正弦波纹镀金板和大球体之间的横向Casimir力，表面间距为0.2 $μ$ m至0.3 $μ$ m。测得的力显示了对应于波纹的所需周期性。它还表现出必要的反四次方距离依赖性。所得到的结果被证明是在一个完整的理论，考虑到边界金属的非线性良好的协议。该演示为在微机电系统中使用卡西米尔效应进行横向平移提供了新的机会。
2002-01-19 quant-ph
Explicit conversion from the Casimir force to Planck's law of radiation
Casimir力起源于空间构型的特定边界条件引起的无限零点能的有限修正。根据有限温度下的时间-时间形式，普朗克辐射定律的根源可以追溯到由时间方向上的周期性边界条件引起的无限真空能量的有限修正。给出了从Casimir力到Planck辐射定律的显式转换，表明了平行导电板约束系统与热力学系统之间的明显对应。讨论了热力学中的温度反演对称性和对偶关系。我们的结论是，由空间延伸的有效温度特征不再被视为真正的温度。
2001-08-31 quant-ph
Photon generation from vacuum in nondegenerate cavities with regular and random periodic displacements of boundaries
研究了三维理想腔体边界周期运动的涨落对真空中由于非定常Casimir效应产生光子的影响。
2003-08-26 quant-ph
When the Casimir energy is not a sum of zero-point energies
在$λΦ^4$理论中计算了两平行平板间Casimir力的主导辐射修正。Dirichlet和周期边界条件被认为是。一个启发式的方法，在其中的Casimir能量计算为一个循环校正的零点能量的总和，示出产生不正确的结果，但我们展示了如何修改it.The技术，然后使用的情况下，周期性的边界条件，以构建一个微扰的扩展是免费的红外奇点在无质量的限制。在这种情况下，我们还计算了次领先阶的辐射校正，它与$λ^{3/2}$成正比。
2002-01-16 hep-th quant-ph
Casimir force in discrete scalar fields I: 1D and 2D cases
本文通过将时间视为连续、空间视为周期格点的Hamiltonian lattice theory，计算了无质量标量场平行板间的Casimir力，证明了该效应与格点类型无关。
2023-11-22 quant-ph
Non perturbative approach to Casimir interactions in periodic geometries
由于它们的集体性质，卡西米尔力可以强烈地依赖于相互作用物体的几何形状。研究了两个理想金属板的强周期形变对其量子相互作用的影响。详细介绍了一种基于电磁场路径积分量子化的非微扰方法。使用这种方法，我们计算的力的特定情况下的平板和板与矩形的。我们得到互补的分析和数值结果，使我们能够确定两个不同的缩放制度的力量作为一个函数的平均板距离，振幅和波长。横向电和磁模式之间的定性区别被揭示。我们的研究结果表明，仔细考虑的Casimir力的非加性的重要性，特别是在强非平面几何。非微扰效应，由于表面的边缘被发现。强烈的偏离常用的邻近力近似出现在很宽的范围内的光波长，即使表面是由平坦的部分。我们比较我们的结果的微扰方法和经典光学近似。
2004-01-23 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Weak and Repulsive Casimir Force in Piston Geometries
本文半经典地研究了类活塞几何中的Casimir力。作用在活塞上的力是有限的和物理的，但是对于领先的半经典近似，它强烈地依赖于周围空腔的形状。而这个力是吸引的活塞在平行六面体与平坦的气缸盖，其中的半经典近似的周期轨道是准确的，这种近似的活塞上的力为一个半圆柱形的头部消失，并成为排斥的圆柱截面与半球形的头部。在领先的半经典近似中，力的符号与活塞与其壳体之间的短周期轨道的广义Maslov指数有关。
2007-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Structural anisotropy and orientation-induced Casimir repulsion in fluids
在这项工作中，我们从理论上考虑两个周期性阵列的纳米线（无论是在真空中，并在基板上分离的流体）之间的卡西米尔力在分离的周期。具体来说，我们计算的依赖性的确切Casimir力的阵列之间的横向平移和旋转。虽然通常这种结构之间的力是很好的特点是由接近力近似（PFA），我们发现，在这种情况下，微观结构调制的力的方式定性与PFA不一致。相反，我们发现，有效介质理论，其中板被视为均匀的，各向异性的介质，给出了一个令人惊讶的准确图片的力量，下降到一半的周期分离。这包括相同的情况下，流体分离板，其中确切的力的变化与线阵列的方向，而PFA预测的吸引力的标志。我们讨论了在实验中检测这些影响的可能性，得出的结论是，这种影响是强大的，足以使检测可能在不久的将来。
2011-05-12 quant-ph
Numerical Analysis of some Generalized Casimir Pistons
本文用世界线法计算了活塞在半径为$r$的圆柱体上受标量场作用时的Casimir力，该圆柱体带有半径为$R>r$的球冠。几何减法方案给出了确定Casimir力的有限相互作用能。凸域的谱函数由凸曲面上的概率测度得到，该概率测度由以凸曲面为壳的布朗桥上的维纳测度导出。满足狄利克雷边界条件的标量场作用在活塞上的真空力在这些几何形状中是有吸引力的，但该力的强度和短距离行为关键取决于活塞壳体的形状。对于带有半球形封头的圆柱形壳体，$a/R\sim 0$的力不依赖于壳体的尺寸，并且在数值上接近$\sim - 0.00326(4)\hbar c/a^2$。半经典的这种渐近力是由于短，封闭和非周期性的轨迹，反映了一次关闭活塞附近的周边。当$a/r\ll r/R\leq 1$在统计误差范围内再现数值结果时，力的半经典估计$-\hbar c/(96πa^2)(1+2\sqrt{R^2-r^2}/a)$。
2008-10-06 quant-ph
Casimir force driven ratchets
我们探讨了两个平行的周期性图案化的金属表面的非线性动力学耦合的零点波动的电磁场之间。由此产生的卡西米尔力产生的非对称图案与时间周期性驱动的表面到表面的距离棘轮效应，允许在相当大的参数范围内的表面的定向横向运动。关键是要考虑到惯性效应，因此混沌动力学，这是由朗之万动力学描述。多个速度反转发生作为一个功能的驱动，平均表面距离，和有效的阻尼。这些输运性质被证明是稳定的，对弱环境噪声。
2007-01-26 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Vacuum Energy and Repulsive Casimir Forces in Quantum Star Graphs
Casimir活塞是一种可以计算有限Casimir力而无需任何可疑重整化的模型。有人认为，这种力总是吸引的，但我们提出了几个反例，特别是一个简单类型的量子图，其中的力的符号取决于边缘的数量。我们还证明了量子图中的Casimir力可以通过对经典轨道求和来可靠地计算，并研究了周期轨道展开的收敛速度。在一般情况下，没有可用的解析表达式，卡西米尔力的符号和近似大小往往可以得到只使用最短的经典轨道。
2007-03-27 nlin.CD quant-ph
Reversing the Critical Casimir force by shape deformation
对于共形不变经典系统，得到了二维半无限条带周期变形边界之间的临界Casimir力的精确表达式。只有两个参数（保形电荷和缩放尺寸的边界变化运营商），随着静电问题的解决方案，确定卡西米尔力，使理论实际上适用于任何形状和安排。任何两个镜像对称物体之间的吸引力直接由我们的一般结果得出。纯粹的形状引起的逆转的力量，以及发生稳定的平衡点的可能性，证明了某些共形不变的模型，包括三临界伊辛模型。
2014-06-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Scale limited fields and the Casimir effect
本研究从量子场的尺度受限分辨率视角重新计算卡西米尔效应，通过连续小波变换引入并限制尺度自由度以模拟分辨率局限，推导不同边界条件下的卡西米尔力并分析其与小波选择、尺度截断的关联。
2023-10-06 hep-th quant-ph
Dynamical Casimir Effect in Optically Modulated Cavities
具有周期性振荡镜的腔已经被预测在称为动态卡西米尔效应的过程中从量子真空中激发光子对。在这里，我们提出并分析了一个实验布局，可以提供一个有效的调制腔模式的有效光学长度在近红外光谱区。动态卡西米尔发射的分析模型的开发和比较的预测麦克斯韦方程组的直接数值解实时。一个相当大的强度的动态卡西米尔排放预计为现实的操作参数。在存在外部相干种子光束的情况下，我们预测种子光束的放大和作为受激动态Casimir过程的结果的额外的相位共轭光束的出现。
2011-07-30 physics.optics quant-ph
Casimir interaction of dielectric gratings
我们推导出两个任意周期介质光栅之间的卡西米尔力的精确解，并通过将其应用于两个纳米结构硅光栅来说明我们的方法。我们还再现了最近在硅光栅和金球之间测量的Casimir力梯度[1]，并考虑了力的材料依赖性。我们发现我们的理论结果和测量值之间的绝对力值和精确的力和PFA预测之间的比率很好的协议。
2008-09-11 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Quantum entanglement due to modulated Dynamical Casimir Effect
研究了均匀量子系统中模频率周期性变化引起的准粒子对的产生和纠缠。取决于描述周期性调制的参数的值，所创建的对的数量或者振荡，或者在窄的谐振频率间隔中，随时间呈指数增长。对于初始处于热态的系统，我们确定在哪些情况下最终状态是量子力学纠缠的，即，其中两部分状态是不可分离的。我们包括一些弱耗散，预计会发现在任何实验设置，并研究相应的减少量子纠缠。我们的研究结果被用来解释最近的两个实验的结果。
2014-06-26 cond-mat.quant-gas gr-qc quant-ph
Attractive and Repulsive Casimir Vacuum Energy with General Boundary Conditions
有界域中量子场论的红外行为强烈依赖于空间边界的形状和结构。最重要的物理效应出现在真空能量的行为中。Casimir能量可以是吸引力或排斥力，这取决于边界的性质。我们计算了两个均匀平行平板间无质量标量场的真空能量，边界条件的最一般类型取决于四个参数。分析提供了一个强大的方法，以确定哪些边界条件产生吸引力或排斥卡西米尔力之间的板。在这两个政权之间的接口，我们发现一个非常有趣的家庭的边界条件，不引起任何类型的卡西米尔力。我们还表明，吸引制度持有远远超出相同的边界条件所需的两个板块的Thalth-Klich定理和最强的吸引力Casimir力出现周期性的边界条件，而最强的排斥力Casimir对应于反周期的边界条件。大多数分析的边界条件是新的，其中一些可以用超材料物理实现。
2013-06-18 cond-mat.other hep-th math-ph
The Casimir Effect for Parallel Plates Revisited
研究了Dirichlet边界条件和周期边界条件下无质量标量场的Casimir效应。在B.Kay提出的局域量子场论（lqft）框架下，重新讨论了无限平行板上的量子力学。该模型显示了许多比他处理的更真实的特征。除了局部观测量，作为能量密度，我们建议考虑密集变量，如能量每单位面积$ε$，作为基本观测量。采用这种观点，lqft拒绝狄利克雷（同样的结果可以证明诺依曼或混合）公元前，并接受定期b.c.：在前一种情况下，$ε$发散，在后一种情况下，它是有限的，如通过使用泊松求和公式从lqft获得的局部能量密度的表达式所示。另一种方法是使用欧拉求和公式的方法：在证明单位面积能量的正则化独立性时，使用狄利克雷b.c.而不是周期b.c.时会产生一个正则化依赖的表面项。对于共形不变的标量量子场，由于能量动量张量的零迹条件，这个表面项是不存在的，正如B.De Witt所指出的。后一种性质在宇宙学中的暗能量问题的应用中并不成立，在这个问题中，我们认为周期性的b.c.可能起着突出的作用。
2007-10-28 gr-qc math-ph math.MP
Casimir forces in Bose-Einstein condensates: finite size effects in three-dimensional rectangular cavities
由于{ \it热}波动（或伪卡西米尔力）的卡西米尔力先前计算的理想玻色气体在板几何形状的各种边界条件。在Dirichlet边界条件下，计算了平行平板内弱相互作用稀玻色-爱因斯坦凝聚体中由{ \it量子}涨落引起的Casimir压力.在本文中，我们计算Casimir能量和压力由于量子涨落在零温度均匀弱相互作用稀BEC局限于一个平行板几何周期性边界条件，并包括高阶修正，我们称之为Bogoliubov修正。首阶项被确定为BEC中以等于声速的波速运动的无质量标量场的Casimir能量。然后，我们得到了在一个一般的三维矩形腔的任意长度的领导阶Casimir压力，并获得有限尺寸的平行板的情况下的修正。
2006-06-15 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Fermionic condensate and Casimir densities in the presence of compact dimensions with applications to nanotubes
本文研究了在两平行板几何中，在具有任意数量的超环面紧化空间维数的Minkowski时空背景下，在一个常规范场存在下，有质量费米子场的费米子凝聚和能量动量张量的真空期望值.袋边界条件施加在板和周期性条件与任意阶段被认为是沿紧凑的尺寸。费米子凝聚中的边界诱导部分和真空能量密度都是负的，与周期性条件下的相位和规范势的大小无关。因此，板之间的相互作用力总是吸引的。然而，在量子场被限制在板之间区域的物理情况下，纯拓扑部分也有贡献，然后所产生的力可以是吸引力或排斥力，这取决于沿着紧凑维度的周期性条件中编码的特定相位，也取决于规范势。圆柱形碳纳米管的一般公式的应用被认为是，在一个Dirac-like理论的框架内，在石墨烯的电子态。在没有磁通量的情况下，半导体纳米管的能量密度总是负的。对于金属纳米管，长管的能量密度为正，短管的为负。所产生的卡西米尔力作用在纳米管的边缘是有吸引力的短管管的手性的独立性。长纳米管的力的符号可以通过调节磁通量来控制。这开辟了一条道路，以设计高效的驱动器在纳米级的卡西米尔力。
2011-02-10 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Casimir-Lifshitz force out of thermal equilibrium between dielectric gratings
我们计算的Casimir-Lifshitz压力在一个系统中，由两个不同的一维介电层光栅具有两个不同的温度和沉浸在一个环境中具有第三个温度。压力的计算是基于使用傅立叶模态方法推导出的散射算子的知识。压力的行为的特点是详细的三个温度的系统，以及两个光栅的几何参数的函数。我们发现，非平衡效应和几何周期性之间的相互作用提供了一个丰富的场景操纵的力量。特别是，我们发现政权的力量可以大大减少大范围的温度。此外，可以获得排斥压力，其特征可以通过控制系统的自由度来调节。值得注意的是，吸引力和排斥力之间的过渡距离可以减少相对于两个平板的情况下，这意味着实验的兴趣，观察排斥。
2014-08-19 physics.optics quant-ph
Optical chopper driven by the Casimir force
我们提出了实验方案，并提出了详细的理论的光学斩波器的功能是基于卡西米尔和光的压力之间的平衡。该装置由两个原子级薄的金属反射镜组成的法布里-珀罗微滤波器。其中一个反射镜沉积在固体立方体上，另一个反射镜沉积在受到吸引力Casimir力和排斥力的影响下弯曲的较薄的壁上，所述吸引力Casimir力和排斥力是由于来自在微滤波器的谐振器中放大的连续激光器的光的压力造成的。反射镜之间的间隔距离应仅略微超过激光的半波长。结果表明，在这种情况下，在微过滤器的谐振条件交替服从和打破导致周期性脉冲的透射光。考虑到在几个第一松原频率下金属的介电常数的各向异性，计算卡西米尔压力。原子级薄金属镜的反射率特性的光学光谱范围内发现使用实验一致的唯象方法在文献中早期开发。所有参数的具体值，发现由石英玻璃与Ag镜制成的微过滤器，证明其可操作性。所提出的光学斩波器可能会发现在新兴的纳米技术领域利用量子涨落的影响有前景的应用。
2018-06-21 physics.optics quant-ph
Casimir energy and force induced by an impenetrable flux tube of finite radius
一个完美的反射（Dirichlet）边界条件在一个不可穿透的磁通量携带管的非零横向尺寸的边缘施加在带电的大质量标量物质场，这是量化的管外。我们表明，真空管外的极化效应引起的宏观力作用在管半径的增加（如果磁通量保持稳定）。卡西米尔能量和力在磁通量的值上是周期性的，与时空曲率标量的耦合无关。我们的结论是，涡旋型拓扑缺陷只能破坏那些质量远小于自发对称性破缺尺度的量子场的真空。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Isoelectronic determination of the thermal Casimir force
微分力测量与镍或金涂层的球体和旋转盘与镍和金的周期性分布的报告。旋转的样品被一层薄薄的钛和一层金覆盖。虽然钛用于制造目的，但金层（标称厚度为21、37、47和87 nm）提供等电子环境，并且用于抵消静电贡献，但允许长波长卡西米尔光子通过。从德鲁德和等离子体模型的介电常数的实验结果和预测之间的直接比较进行。在模型中，允许改变镍的磁导率以研究其影响。考虑到可能的误差来源，无论是在实验和理论方面。据发现，考虑到镍的磁性德鲁德响应被明确排除。对数据的全面分析表明，包括Ni的磁特性的介电等离子体响应与数据显示出良好的一致性。如果不考虑镍的磁性，Drude和等离子体介电响应都不能提供令人满意的描述。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
