Time Evolution of Superradiance
Colin Rylands, Natan Andrei
用尤德森表象研究了Dicke模型的超辐射行为。这是通过计算平均光子电流密度和光子数的时间演化来实现的。扩展该模型，包括能量分裂和空间分离，然后使用这种技术进行了研究。
The superradiant behaviour of the Dicke model is examined using the Yudson representation. This is achieved by computing the time evolution of the mean photon current density and photon number. Extensions of this model including energy splitting and spatial separation are then investigated using this technique.
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Evolution of collective N atom states in single photon superradiance
我们提出了N原子集体态演化的解析解。一方面是一个（定时）迪克态，通过吸收单个光子制备，并表现出超辐射衰变。这是在强烈的对比演化的对称迪克状态，这是大型原子云被困。我们表明，虚拟过程产生的快速衰减的定时迪克状态的演变的影响很小。然而，它们将长时间动力学从指数衰减变为可以在实验中观察到的幂律行为。对于俘获态，虚过程更为重要，它提供了新的衰变通道，导致俘获态的缓慢衰变。
Solving Dicke superradiance analytically: A compendium of methods
本文综述了求解迪克超辐射问题的多种解析方法，包括求解耦合速率方程、识别非厄米特演化的奇点、组合概率技术及主方程的量子跃迁展开，最终以复平面上的留数和形式表达解析解，拓展了开放量子系统动态问题的解析解范围。
Two-photon superradiance and subradiance
该研究针对二能级原子系统的双光子协同发射问题，分别分析少量原子体系下的双光子超/亚辐射态演化与光谱，以及恒定密度球形原子体系在半径相对共振波长大小两种情形的特性，丰富了双光子协同辐射的理论研究。
Astronomical masers and Dicke's superradiance
本文从麦克斯韦-布洛赫方程出发，研究了粒子数反转气体的辐射性质和辐射过程。我们专注于脉泽行动和迪克的超辐射建立他们的关系，在整个辐射过程中的时间演化的系统作为一个功能的位置。我们表明，脉泽行动和超辐射不是竞争的现象，而是互补的，并定义两个不同的辐射强度的限制。当粒子数反转密度和偏振振幅在时间尺度上的变化长于影响其演化的非相干过程的时间尺度时（例如，碰撞），而超辐射定义了当这些条件逆转时发生的快速瞬态状态。我们展示了如何从脉泽制度的超辐射的过渡将发生每当达到临界阈值的列密度的粒子数反转，在这一点上建立了一个强有力的相干性水平的系统和一个强大的辐射突发可以在瞬态制度。这个临界水平也决定了从不饱和脉泽制度过渡到饱和脉泽制度的空间区域，因此超辐射可以被看作是两者之间的中介。我们还量化了相对于两个脉泽制度的超辐射阶段期间获得的辐射强度的增益，并展示了超辐射期间的强相干水平如何很好地适合解释揭示脉泽托管区域中强烈和快速辐射耀斑的观测结果。
Observation of Blackbody Radiation Enhanced Superradiance in ultracold Rydberg Gases
当激发原子的特征尺寸小于发射光子的波长时，激发原子的系综可以在被称为超辐射的过程中集体同步发射光。潜在的超辐射强烈依赖于原子系综周围的电磁（光子）场。来自$300\,$ K黑体辐射（BBR）的微波光子的高模式密度显著地增强了里德伯态到相邻态的衰变速率，从而实现了裸真空诱导自发衰变不可能实现的超辐射。在这里，我们报告的超冷里德伯原子嵌入在室温光子浴超辐射的观察。在自由空间中直接测量了铯原子里德堡$|nD\rangle$到$|(n+1)P\rangle$超辐射衰变（$n$是主量子数）的时间演化。理论模拟证实了大里德堡系综中BBR增强的超辐射。我们证明了里德伯原子之间的范德华相互作用改变了超辐射动力学，并修改了超辐射的标度。在静态电场的存在下，我们发现超辐射变慢，可能是由于多体相互作用引起的退相。我们的研究提供了深入了解耦合到热BBR的相互作用原子的多体动力学，并可能通过集体，耗散的光子-原子相互作用在微波频率下打开黑体测温的设计路线。
Theoretical study of early time superradiance for atom clouds and arrays
我们通过研究$t= 0$光子发射率的泰勒级数展开，探讨了原子云中Dicke超辐射的条件。通过将超辐射定义为$t\sim 0$的光子发射率的增加，我们计算了各种情况下的超辐射条件。我们调查超辐射定义为光子发射到所有的角度，以及定向超辐射的光子发射只在一个特定的方向检测。虽然所有的例子都是针对在$t=0$完全反转的两能级原子，我们也给出了部分反转的两能级原子和完全反转的多能级原子的方程。我们给出了一个算法，有效地评估这些方程的原子阵列，并确定大原子数的超辐射条件。
Superradiance of molecular nitrogen ions in strong laser fields
对强激光场作用下量子相干系统中的超辐射现象进行了理论和实验研究。推导了超辐射的半经典理论，包括超辐射的时间分布、特征持续时间、时间延迟、强度等。的实验数据和理论预测的391 nm的前向发射作为氮气压力的函数进行了比较，并显示出良好的一致性。我们的结果不仅证明了氮离子分子内部的延时光放大是超辐射的，而且揭示了强场物理的量子光学性质。
Dicke superradiance from a plasmonic nanocomposite slab
从第一性原理出发，预测了由分散在电介质基体中的金属纳米颗粒组成的光学薄纳米复合材料平板的Dicke超辐射，并发展了其理论。结果表明，超辐射信号的演化是由场的磁化率张量的本征值为平板。系统的激发被认为是在不同的偏振以及在衰减全反射配置的泵浦脉冲。结果表明，当在衬底和覆盖层之间的界面处激发表面等离子体激元时，弛豫速率增强。这些发现为将基于Dicke超辐射的光学技术推广到飞秒时域铺平了道路。
From superradiance to subradiance: exploring the many-body Dicke ladder
本文报道了稠密二能级原子系综集体辐射的时间分辨研究。我们比较，在相同的样品，建立的超辐射和次辐射的合奏时，由强激光驱动。这使我们能够测量作为时间函数的超辐射态和次辐射态的种群动态。特别是，我们证明了建立在时间的subradiant状态通过superradiant动力学。这说明了动力学的多体密度矩阵的超辐射系综的二能级原子时，偏离理想条件的迪克超辐射对称性禁止人口的次辐射状态。
Realization of superabsorption by time reversal of superradiance
光的发射和吸收是光与物质相互作用的核心。尽管发射和吸收速率被认为是原子和分子的固有性质，但是在诸如量子信息处理、计量学和光能收集的应用中已经寻求了修改这些速率的各种方式。一种有希望的方法是以与超辐射相同的方式利用发射体的集体行为5。虽然超辐射已经在不同的系统中被观察到，但它在吸收中的概念对应物直到现在还没有实现。在这里，我们证明了增强合作吸收-超吸收-通过实施超辐射的时间反转过程。观察到的超吸收率远高于普通吸收，吸收的光子数与原子数的平方成比例，表现出超吸收的合作性质。目前的超吸收-其表现超出了传统吸收的限制-可以促进弱信号传感，光能收集和光物质量子界面
On the Theory of Vibronic Superradiance
研究了杂质晶体振动跃迁的Dicke超辐射。结果表明，超辐射参数超辐射脉冲的持续时间和强度以及延迟时间取决于电子态与分子内杂质振动的耦合强度（负责光谱的振动结构，以纯电子线的振动复制品的形式）和晶体温度通过德拜-晶格振动的沃勒因子。的时间延迟的比率，以及不同的振动跃迁的超辐射脉冲强度的理论估计与实验观察的结果在极性电介质KCl：O2-的双色超辐射。此外，该理论定性地正确描述了超辐射效应的临界温度依赖关系。
Different Types of Coherence: Young-type Interference versus Dicke Superradiance
迪克超辐射，即，相干辐射的增强的自发发射通常归因于由同步偶极子相干同相振荡所发射的辐射。与此同时，Dicke推导了超辐射假设原子处于纠缠Dicke态，不显示任何偶极矩。为了揭示这一明显的悖论，我们研究了两个相同的二能级原子在纠缠Dicke态或可分离的原子态与非零的偶极矩所产生的强度分布。我们发现，这两种配置产生类似的远场强度模式，但是，从根本上不同类型的相干性：而在第二种情况下，原子显示的单个粒子之间的相干性，导致杨型干涉已知从经典偶极子，原子在迪克状态具有集体相干性，导致增强的自发发射。这表明同步偶极产生的辐射和迪克超辐射是根本不同的现象，必须以不同的方式解释。
Electronic superradiance mediated by nuclear dynamics
本文扩展Dicke模型研究核运动对超辐射发射的影响，通过动力学模拟揭示了暗态布居泄漏的新时间尺度，并发现可通过调节核势能面控制暗态发射途径。
Vacuum-Triggered Instability in Paired Superradiance
本文通过将配对超辐射建模为真空驱动的参量放大器，结合麦克斯韦-布洛赫演化和有限长度稳定性分析，发现当增益-长度乘积超过π/2时，真空背景会发展为宏观爆发，从而为高增益PSR建立了此前被忽视的约束。
Superradiance of entangled photon pairs from a high-density chip-scale Cs vapor cell
本文在芯片级铯蒸气池中实验演示了光子对超辐射过程，通过高原子密度实现亚波长间距，观察到双光子波函数时间压缩，产生高亮度纠缠光子对。
Dicke superradiance requires interactions beyond nearest-neighbors
该研究提出通过辅助哈密顿量谱半径上界限定发射速率的理论方法，证明仅最近邻相互作用的有序阵列无法产生Dicke超辐射，明确其至少需要次近邻相互作用，并得出指数衰减相互作用的临界耦合特性，为多体量子系统集体衰变研究和超辐射应用设计提供关键依据。
Steady-state, cavity-less, multimode superradiance in a cold vapor
我们证明了稳态，无镜超辐射在冷蒸汽弱光场泵浦。超过1 mW/cm $^2$的临界泵浦强度，蒸汽自发地转变成空间自组织状态：形成密度光栅。抽运光束从这个光栅上散射，产生一对新的、强烈的光场，这些光场反过来作用于蒸汽，以增强原子的组织。我们绘制出实验的超辐射相变边界，并表明它是很好地描述了我们的理论模型。由此产生的超辐射发射几乎是相干的，持续几秒钟，显示出各种模式之间的强时间相关性，并具有数百$μ$ s的相干时间。因此，该系统在具有长程相互作用的多体物理的基础研究以及全光学和量子信息处理中具有应用。
Interplay Between Disorder and Collective Coherent Response: Superradiance and Spectral Motional Narrowing in the Time Domain
分子系综中的静态和动态无序以及集体光学响应之间的相互作用是纳米等离子体激元和纳米光子分子系统的重要特征。在这里，我们调查的合作超辐射响应的量子发射体的分子系综的影响下的环境无序，包括不均匀的加宽（如引起的静态随机分布的分子跃迁频率）和运动的窄化（如引起的随机调制这些激发能）。非均匀加宽的作用是破坏集体分子激发的相干性，抑制超辐射发射。然而，分子激发能的快速随机调制可以有效地恢复量子发射体的相干性并导致超辐射发射的恢复，这是运动窄化的意外表现。对于由非共振入射脉冲引起的光散射过程，随机调制导致在长时间处于平均激发能的非弹性荧光发射，并且表明动态无序效应实际上可以导致分子系综的集体激发。
Frequency measurements of superradiance from the strontium clock transition
我们提出的第一个表征的超辐射光的光谱特性的超窄，1兆赫的线宽的光学时钟跃迁中的冷$^{87}$ Sr原子系综。这种光源已被提议作为下一代有源原子频率基准，具有使高精度光学频率基准能够在实验室环境之外使用的潜力。通过将我们的超辐射源的频率与最先进的腔稳定激光器和光晶格时钟的频率进行比较，我们观察到平均1秒时的分数Allan偏差为$6.7(1)\times 10^{-16}$，在2 Hz（$4\times 10^{-15}$分数频率）水平上建立绝对精度，并证明对关键环境扰动不敏感。
Transient dynamics of subradiance and superradiance in open optical ensembles
本文提出计算麦克斯韦-布洛赫框架，自洽计算开放量子点系综的辐射耦合与相位不均匀性，在时域定量研究超辐射和亚辐射瞬态动力学，并与主方程方法对比验证，为设计增强超辐射和亚辐射特性的新系统提供工具。
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