Photon generation from vacuum in non-stationary circuit QED
本文从理论上研究了非稳态电路QED系统，其中人工原子的跃迁频率在时间上有一个小的周期性调制。我们表明，在色散制度，当调制周期性满足“共振”，动态可以描述的动态Casimir效应，Jaynes-Cummings或反Jaynes-Cummings有效的哈密顿量。在共振原子-腔体系中，在调制“共振”下，动力学类似于含有共振二能级原子的振动腔中的动力学Casimir效应的行为，并且可以从真空中产生具有两个光子的纠缠态。因此，可以在电路QED中模拟动态Casimir效应的模拟，并且由于拉比哈密顿量中的反旋转项，可以从真空中产生多个光子以及纠缠态。
2008-11-17 quant-ph
Dynamical Casimir effect in Circuit QED for Nonuniform Trajectories
我们提出了一个概括的超导电路模拟的动态卡西米尔效应，我们认为相对论运动的边界条件下，不同的轨迹。我们研究了过去用于模拟动态卡西米尔效应的设置的可行性，以再现不同于纯正弦的更丰富的相对论轨迹。我们展示了相同周期和相似形状的边界的不同相对论振荡轨迹如何产生具有各自运动特征的粒子的相当不同的谱。
2015-11-23 gr-qc hep-th quant-ph
Dynamical Casimir cooling in circuit QED systems
本研究在电路QED系统中利用含外部驱动SQUID的传输线装置，通过量子化SQUID自由度构建三体相互作用哈密顿量，实现SQUID作为功源的腔模自主冷却，并证实增加耦合模式可增强冷却效果。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir-Polder shift of ground-state hyperfine Zeeman sub-levels of hydrogen isotopes in a micron-sized metallic cavity at finite temperature
利用磁共振技术，可以精确地测量基态原子超精细能级之间的跃迁频率。这使得超精细跃迁成为研究量子电动力学效应的理想探针，量子电动力学效应源于原子与量子化电磁场的相互作用。QED预测的最显著的效应之一是置于一个或多个电介质物体附近的原子的能级经历的Casimir-Polder位移。在这里，我们计算的Casimir-Polder位移和超精细跃迁的宽度之间的基态塞曼子级的氢原子放置在一个微米大小的金属腔，从低温延伸到室温的温度范围内。结果也为氘和氚。我们预测几十赫兹的超精细跃迁频率的变化，这可能是当今的磁共振装置测量。
2021-06-08 quant-ph
Cavity QED with an ultracold ensemble on a chip: prospects for strong magnetic coupling at finite temperatures
研究了超精细跃迁冷原子与微波谐振腔模磁耦合系综的非线性动力学。尽管存在微小的单原子耦合，但人们在集体超精细量子位和微波光子之间获得强耦合，使得能够在长寿命原子量子位状态和模式之间进行激发的相干转移。即使在有限的热光子数下，也可以从腔的透射谱中得到强耦合的证据。该系统使得有可能进一步研究突出的集体现象，如超辐射衰变的倒置合奏或锁定到原子超精细跃迁的窄带带状线微脉泽的建设。
2010-09-02 quant-ph
Normal and lateral Casimir force: Advances and prospects
讨论了由不同材料构成的真实物体之间的Casimir力的实验和理论结果。特别注意的是支付的正常Casimir力的计算垂直于表面的Lifshitz理论的帮助下，考虑到自由载流子的作用。给出了作用在金属、电介质和半导体材料之间的热卡西米尔力的理论结果，并与现有的实验数据进行了比较。主要的注意力集中在可能性控制的大小和符号的卡西米尔力的应用在纳米技术。在这方面，我们考虑用激光对金属和半导体测试体之间的卡西米尔力进行光学调制的实验。另一种选择是使用铁磁材料，特别是铁磁材料。在某些条件下，这允许得到卡西米尔排斥。作用在正弦波纹表面之间的横向Casimir力可以被认为是由电磁场零点振荡引起的某种非接触摩擦。最近的实验和计算，使用精确的理论已经证明了衍射型效应在这种现象中的作用，并有可能得到不对称的力分布。结果表明，Casimir力在纳米尺度上的各种器件的运行中可能起着重要的作用。
2010-10-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effective Actions, Boundaries and Precision Calculations of Casimir Energies
我们执行所需的匹配，以计算领先的有效边界贡献的QED拉格朗日在导电表面的存在下，一旦电子被整合出来。我们的结果解决了文献中关于解释的领导这样的修正卡西米尔能量的混乱。它也为膜世界计算提供了一个有用的理论实验室，其中动力学项在膜上产生，因为我们对边界附近的QED有很多了解。
2004-04-15 hep-ph hep-th quant-ph
Casimir force on amplifying bodies
基于宏观QED的统一方法，考虑到在有限的空间和频率范围内的放大效应，我们研究了Casimir力作为洛伦兹力作用在线性局部响应（各向同性）磁电体的任意部分放大系统上.我们证明，在一个弱极化/磁化放大对象在存在一个纯粹的吸收环境中的力可以表示为一个总和超过Casimir-波尔德力的激发原子内的身体。作为例子，计算了由受激原子的稀气体组成的平板与理想镜面之间的共振力。
2009-02-23 quant-ph
Problems with the Casimir Vacuum Energy
一个关键的外观是采取在卡西米尔效应的计算。边界条件起着重要的作用，应该以物理方式施加。只有当不同的正则化方案产生相同的结果时，才能获得真空能量的可接受的结果。在完全QED和低能有效场论中，由于电磁真空涨落引起的两平行板间Casimir力的辐射修正都得到了不同的结果。在有效拉格朗日量中加入表面项后，QED结果就可以理解了。最后指出了$S^3$上电磁真空能存在的问题并提出了解决办法。本文还讨论了该结果的高阶修正结构。
2000-09-18 hep-ph quant-ph
Photon creation from vacuum and interactions engineering in nonstationary circuit QED
本文从理论上研究了非稳态电路QED系统，其中人工原子跃迁频率或原子-腔耦合有一个小的周期性时间调制，这是由外部给定的。原子与单腔模耦合形成的系统用拉比哈密顿量描述。我们发现，在色散区，当调制周期调谐到“共振”时，系统动力学呈现动态Casimir效应，共振Jaynes-Cummings或共振Anti-Jaynes-Cummings行为，并且可以用相应的有效哈密顿量来描述。在共振原子-腔体系中，在共振调制下，其动力学过程类似于振动腔中静止二能级原子的动力学过程，真空中可以产生双光子纠缠态。此外，我们考虑的情况下，原子腔耦合，原子频率，或两者都有一个小的非周期性的时间调制，并表明，光子可以从真空中的色散制度。因此，可以在电路QED中模拟动态Casimir效应，并且由于Rabi Hamilton中的反旋转项，可以从真空中产生多个光子以及纠缠态。
2008-12-02 quant-ph
Prospects for Simulating a Qudit Based Model of (1+1)d Scalar QED
我们提出了一个规范不变的数字化$(1+1)$ d标量量子电动力学的任意自旋截断的量子计算机。我们提供了一个构造的Trotter运营商的通用qudit门集。示出了使用基于qutrit的自旋-1编码相对于量子位编码的成本节省。我们表明，一个简单的初始状态，可以模拟当前基于Qutrit的硬件使用噪声模拟两个不同的本地门集。
2021-04-26 hep-lat quant-ph
1- and 3-photon dynamical Casimir effects using nonstationary cyclic qutrit
本文研究了具有$Δ$组态的三能级人工原子与固有频率为$ω$的单模腔场相互作用的非稳态电路QED系统。研究表明，当原子能级受到弱谐波调制时，真空中的原子可以通过有效的1-和3-光子跃迁产生光子，而原子近似保持在基态.当调制频率分别精确调谐到$ω$和$3ω$附近时，这些现象发生在色散区，产生的光场态与标准腔动态Casimir效应中获得的压缩真空态具有显著不同的统计特性.
2018-08-31 quant-ph
Advance and prospects in constraining the Yukawa-type corrections to Newtonian gravity from the Casimir effect
我们报告了更强的约束的参数汤川型修正牛顿重力测量的横向Casimir力之间的正弦波纹表面的球体和板。在从1.6到14 nm的相互作用范围内，以前已知的高置信度约束的加强高达$2.4\times 10^7$的一个因素是使用这些测量实现的。结果表明，在用原子力显微镜测量法向Casimir力时，用波纹板代替平板，将使Yukawa型相互作用的高置信度约束增强$1.1\times 10^{12}$倍.在实验中使用波纹板代替平板，通过微机械振荡器也导致所获得的约束的加强。通过测量两平行平板间Casimir压力梯度和原子与平板间Casimir-Polder力梯度的实验数据，进一步得到了Yukawa型相互作用参数的约束条件.所获得的结果与以前已知的约束进行比较。讨论了进一步加强非牛顿引力约束的可能性。
2010-02-10 hep-th quant-ph
Relativistic bands in the spectrum of created particles via dynamical Casimir effect
提出了一种研究动态Casimir效应中相对论修正的一般分析方法。特别地，我们讨论了当考虑第一相对论修正时，所产生粒子的光谱分布中出现的附加频带的行为。我们这样做的电路QED的背景下，通过分析的设置中使用的第一次测量的DCE，其中一个系统与时间相关的边界条件模拟的机械运动的一个单一的镜子在1+1维。我们的方法适用于一个大类的系统与振荡的时间相关的参数，并可以推广到高维和其他领域。
2013-09-12 quant-ph
Quantum simulation of the dynamical Casimir effect with trapped ions
量子真空涨落是海森堡不确定原理的直接表现。动态卡西米尔效应允许通过将这些真空波动转化为真实的可观察光子来观察它们。然而，在腔QED实验中观察这种效应需要以相对论速度快速改变腔的长度，这是一个艰巨的挑战。在这里，我们提出了一个量子模拟的动态卡西米尔效应使用的离子链限制在一个分段的离子阱。我们推导出一个离散模型，使我们能够映射的动态多模辐射场内的一个可变长度的腔径向声子的离子晶体。我们进行了数值研究比较离子链量子模拟下的现实实验参数的理想法布里-珀罗腔，证明了可行性的映射。因此，建议的量子模拟器，允许探测光子（分别声子）的生产所造成的动态卡西米尔效应的单光子水平。
2015-12-03 quant-ph
Macroscopic QED - concepts and applications
在这篇文章中，我们回顾了宏观量子电动力学的原理，并讨论了该理论在介质辅助原子-场耦合和色散力中的各种应用。该理论概括了自由空间中电磁场的标准模式展开，以允许吸收体的存在。我们表明，宏观量子电动力学提供了孤立的原子系统和磁电体之间的联系，并作为一个重要的工具，为理解表面辅助原子弛豫效应和密切相关的位置依赖的能量转移，引起卡西米尔-波尔德和范德华力。
2009-02-20 quant-ph
Microscopic origin of Casimir-Polder forces
我们建立了色散力之间的一般关系。首先，基于因果介质中的QED，采用首阶微扰理论，用原子极化率和体助电磁场的格林张量来表示单原子Casimir-Polder势和双原子van der Waals势。在这个几何无关的框架下，我们采用格林张量的玻恩展开和Clausius-Mosotti关系，证明了在介电体存在下，原子的宏观Casimir-Polder势是由其微观多原子与组成介电体的原子之间的范德华相互作用的无穷和所引起的.这个定理适用于非均匀的，分散的，和吸收机构的任意形状和任意原子组成的任意背景下的附加磁介电体。
2007-06-12 quant-ph
Effective Field Theories for the Casimir Effect at Finite Temperature
讨论了有限温度下Casimir效应的修正和有效场论。最近的研究表明，有效场论可以对QED中计算的Casimir能量进行辐射修正。我们在有限温度下应用有效场论方法，再现了Casimir自由能。我们表明，该系统在高温下进行降维，它可以描述一个有效的三维场论。
2001-08-01 hep-ph hep-th quant-ph
Microscopic toy model for Cavity dynamical Casimir effect
建立了腔动力学Casimir效应（DCE）的微观玩具模型，即在固定单模腔中，由于非稳态介质片从真空中产生光子。我们用$N\gg 1$非相互作用的二能级原子通过标准偶极相互作用耦合到光场来表示平板。我们表明，DCE是隐含在光-物质相互作用的哈密顿量时，其参数是外部规定的时间函数。我们还预测了几个新的现象，如由于有效克尔非线性的光子增长的饱和，产生的原子激发对而不是光子（“逆DCE”）和相干湮灭的对系统激发由于原子调制（“Anti-DCE”）。这些结果被扩展到电路QED架构，其中类似的效果可以实现与一个单一的量子比特提供了一种替代的方式来产生腔和原子场纠缠态。
2015-04-09 quant-ph
Dissipation and Ultrastrong Coupling in Circuit QED
腔路QED在最基本的水平上研究光与物质的相互作用。然而，这种相互作用是最经常被忽视时，考虑这个系统与环境的耦合。在本文中，我们将展示如何简化，导致标准的量子光学主方程，是在非物理效应的根源。包括量子位弛豫和退相，以及腔弛豫，我们推导出一个主方程，考虑到量子位谐振器耦合。特别注意的是给予超强耦合制度，量子光学主方程的失败是显而易见的。在这种情况下，我们的模型预测的真空拉比分裂，可用于探测在未探索的频率失相噪声的不对称性。我们还展示了量子位频率的波动如何导致边带跃迁、压缩和类卡西米尔光子的产生。
2011-10-21 quant-ph
Casimir Momentum of a Chiral Molecule in a Magnetic Field
在经典的描述中，中性的、可极化的物体在暴露于交叉的电场和磁场时获得动力学动量。在只有磁场的情况下，经典上不存在这样的动量，尽管对于缺乏镜像对称的物体来说，这是完全允许的。我们进行了一个完整的QED计算表明，量子真空耦合到一个手性分子提供了一个动力学的“Casimir”的动量沿磁场，成比例的旋转功率和精细结构常数。
2013-10-09 physics.chem-ph quant-ph
Atoms near magnetodielectric bodies: van-der-Waals energy and Casimir-Polder force
基于线性因果介质中的宏观QED，我们提出了一个关于Casimir Polder力作用于位于色散和吸收磁介质附近的原子的自洽理论。范德华能量的微扰结果显示出有趣的新功能中存在的磁介电体。为了超越微扰理论，我们从质心运动方程出发，推导出作用于处于任意电子态的原子上的Casimir-Polder力的动力学表达式。对于非驱动原子在弱耦合制度，作为时间的函数的力被证明是在选定的时间与电子密度矩阵元素的力分量的叠加。这些力的分量取决于原子的位置相关的极化率，正确地解释了体诱导的能级移动和加宽。
2004-06-29 quant-ph
The velocities of light in modified QED vacua
在外部条件（背景场、有限温度、边界条件）影响下的QED真空可以被认为是色散介质，其复杂的行为不能再用单一的普适真空光速c来描述。从1950年代初开始（J.S. Toll），量子场论的研究导致了相当深入的了解真空结构和光的传播之间的关系。近年来，这一研究领域的活动显著增加。经过简短的概述，两个特点的情况下进行了讨论：光在恒定均匀磁场和卡西米尔真空中的传播。后者似乎是特别有趣的，因为卡西米尔真空已被发现在低频域ω <<m，其中m是电子质量，表现出相速度和群速度大于c的光传播模式。利用Kramers-Kronig关系讨论了这一结果对Casimir真空中光速的影响。
1998-11-18 hep-ph hep-th quant-ph
Nonlinear dynamical Casimir effect and Unruh entanglement in waveguide QED with parametrically modulated coupling
本文针对波导QED中运动量子比特阵列，建立了结合微扰图技术与master方程的通用理论框架，揭示了方向性动力学卡西米尔效应和可纠缠的集体Unruh效应，并分析了辐射反作用对力学谱的影响。
2024-08-30 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Casimir-Polder interaction of atoms with magnetodielectric bodies
基于线性因果介质中的QED理论，给出了单原子与色散和吸收磁介电体Casimir-Polder相互作用的一般理论。基态和激发态原子被认为是。作用在基态原子上的卡西米尔-波尔德力可以方便地从原子-场耦合能量的微扰计算中推导出来，而处于激发态的原子受到瞬态力分量的影响，只有通过基于体助真空洛伦兹力的动力学处理才能完全理解。结果表明，Casimir-Polder力可以受到体诱导的原子跃迁展宽和位移的影响-这种效应在最低阶微扰理论中没有考虑。该理论被用来研究置于磁介质多层系统中的基态原子的Casimir-Polder力，特别强调厚和薄板以及由两个厚板组成的平面腔。它示出了如何竞争的吸引力和排斥力的组件有关的介质的电和磁特性，分别可以-足够强的磁特性-导致形成的潜在的墙壁和井。
2005-04-18 quant-ph
Prospects of cooling a mechanical resonator with a transmon qubit in c-QED setup
基于超导量子比特的混合器件已经成为控制宏观谐振器量子态的一个有前途的平台。量子比特所增加的非线性可以是这种控制的宝贵资源。在这里，我们研究一个混合系统组成的机械谐振器纵向耦合到transmon量子比特。量子位读出可以通过耦合到读出模式来完成，如在c-QED设置中。机械谐振器和transmon量子比特之间的耦合可以通过调制SQUID电感来实现。在这样一个三方系统中，我们分析了所有三个模式分散耦合时的机械模式的稳态占领。我们使用量子噪声和Lindblad形式主义表明，边带冷却的机械模式到其基态是可以实现的。我们进一步实验证明，热机械运动的测量是可能的色散极限，同时保持量子比特和机械模式之间的大耦合。我们的理论计算表明，单光子强耦合是在实验范围内，在这样的混合设备。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Casimir effect: from quantum to critical fluctuations
量子电动力学（QED）中的卡西米尔效应可能是最著名的涨落诱导长程力作用于浸没在涨落介质（真空中的量子电磁场）中的物体（导电板）的例子。类似的效应出现在统计物理学中，其中作用力，例如，浸入二元液体混合物中的胶体颗粒上的温度受周围介质中发生的经典热波动的影响。由此产生的类卡西米尔力在接近介质的临界点时获得了普遍的特征，并在临界点处成为长程的。反过来，这种普遍性允许人们通过代表性模型从理论上研究力的温度依赖性，并在实验中严格测试相应的预测。与QED相反，临界涨落产生的卡西米尔力可以通过表面处理和温度控制容易地调整强度和符号。本文介绍了薄膜中临界Casimir力普适性质的理论研究的一些最新进展。相应的预测与各种流体润湿层的实验结果非常吻合。我们讨论了如何在一个胶体颗粒和一个平面壁浸入在一个二元液体混合物之间的卡西米尔力已测量与毫微微牛顿的精度，比较这些实验结果与相应的理论预测。
2008-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Parity violating cylindrical shell in the framework of QED
我们目前的计算卡西米尔能量（CE）在一个系统的量子化电磁（EM）场与一个无限的圆柱壳（我们称之为“缺陷”）相互作用。通过集中在缺陷上的Chern-Simon作用，以唯一QFT一致的方式描述相互作用，具有单个耦合常数$a$。对于正则化的UV发散的理论，我们使用%物理动机的保利-维拉尔正则化的自由EM行动。在正则化质量$M$中，发散被提取为多项式，并且它们重整化了表面作用的经典部分。我们揭示了CE对耦合常数$a$的依赖性。相应的Casimir力对所有的$a$值都是吸引力。对于$a\to\infty$，我们再现了DeRaad和Milton首先得到的理想导电圆柱壳CE的已知结果。
2008-01-05 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Sonoluminescence as a QED vacuum effect. I: The Physical Scenario
几年前，施温格提出了一种声致发光的物理机制，即量子电动力学（QED）真空态性质的变化。这种机制最常被描述为卡西米尔能量的变化：零点能量分布的变化，最近一直是相当大的争议的主题。本文进一步发展了这种量子真空方法的声致发光：我们计算Bogolubov系数相关的QED真空状态中存在的均匀介质的介电常数的变化。通过这种方式，我们得到了光谱，光子数和发射的总能量的估计。我们强调折射率的快速时空变化的重要性，以及所发射的辐射对折射率作为波数，压力，温度和惰性气体混合物的函数的精确依赖性的灵敏度。虽然动态Casimir效应的物理学是QED的普遍现象，但特定的实验特征被编码在控制折射率细节的凝聚态物理中。这种计算的地方，而严格的限制使用动态卡西米尔效应作为声致发光的解释的可能性，我们希望这种情况将很快服从直接实验探测。在配套文件中，我们讨论了技术的复杂性，由于有限尺寸的影响，但为了清楚起见，在本文中，我们只关注体积效应。
1999-05-10 cond-mat hep-ph hep-th
Spectroscopic Effects of Velocity-Dependent Casimir-Polder Interactions Induced by Parallel Plates
Casimir-Polder相互作用引起微观和宏观物体之间的能量和动量交换，这是耦合物质-电磁场系统中由量子涨落介导的过程。由于在目前可达到的原子速度下静态效应占主导地位，这种效应的动力学还有待实验研究。然而，Y. Guo和Z. Jacob [ \textit{Opt. Express}，22：26193-26202，2014]提出了一种非静态双板装置，其中量子涨落介导的效应具有强的速度依赖性共振，导致板上的巨大摩擦力。在这里，一个更容易实现的设置，一个移动的原子之间的两个固定的板，在QED框架内分析建立光谱Casimir-Polder效应的原子，和它们的速度依赖性。虽然没有发现大的速度依赖性增强，板诱导的原子光谱效应的表达式被发现，并进一步证明是等效的多普勒频移的静态结果在一定的速度约束。数值分析研究了该系统在$^{133}$ Cs与蓝宝石板相互作用中的$6D_{3/2}\rightarrow 7P_{1/2}$跃迁的充分研究情况下的行为。
2021-05-10 quant-ph
Mechanical back-reaction effect of the dynamical Casimir emission
我们考虑一个光学腔封闭的自由移动的镜子连接到一个弹簧，我们研究的量子摩擦效应所施加的动态Casimir发射的机械运动的镜子。可观察到的签名，这个最简单的例子的反作用的研究在两个环下振荡的镜子运动和在其稳态运动下的单色力。解析表达式被发现在简单而相关的情况下，并比较完整的数值解的主方程。电路QED设备允许实验观察的效果与国家的最先进的技术提出和理论特征。
2018-10-26 hep-th quant-ph
QED with a spherical mirror
研究了原子电子在球面镜焦点附近的量子电动力学性质。我们首先证明了原子的自发发射和激发态能级移动可以在许多波长的镜原子距离下得到完全抑制。三维理论预言，真空涨落的谱密度确实可以在原子周围的体积$λ^3$内消失，只要使用一个只覆盖原子发射立体角一半的远距离反射镜。这些QED原子属性的修改也计算作为一个功能的镜子的大小和大的影响被发现只有中等数值孔径。我们还评估了长距离基态能量移动（Casimir-Polder位移），发现它的尺度为$(λ/R)^2$在半径为$R$的半球面镜的焦点处，而不是众所周知的$(λ/R)^4$标度律，原子在距离$R$的无限平面镜。我们的结果是相关的QED效应的调查，也自由空间耦合到单原子使用高数值孔径透镜。
2010-09-13 quant-ph
Casimir-Polder forces: A non-perturbative approach
在线性因果介质中的宏观QED框架内，我们研究了Casimir-Polder型辐射力作用于位于色散和吸收磁介电体附近的原子上，该原子初始处于任意电子态。结果表明，最小和多极耦合导致本质上相同的最低阶微扰结果的力作用在一个原子的能量本征态。为了超越微扰理论，计算是基于精确的质心运动方程。对于非驱动原子在弱耦合制度，作为时间的函数的力是一个叠加的力的分量是相关的电子密度矩阵元素在选定的时间。由于原子极化率的位置依赖性，甚至与基态相关的力分量也不能以通常的方式从势导出。此外，当原子最初准备在一个相干叠加的能量本征态，然后观察到时间振荡的力分量，这是由于原子与电场和磁场的相互作用。
2007-06-12 quant-ph
Tensor network simulation of QED on infinite lattices: learning from (1+1)d, and prospects for (2+1)d
张量网络方法在格点规范理论的模拟中取得了越来越多的成果。我们的愿景是，这种方法最终将被用来模拟理论在$(3+1)$维的制度难以为其他方法。然而，到目前为止，TN方法主要模拟$(1+1)$维的格点规范理论。本文的目的是探索在具有TN的无限晶格上模拟量子电动力学（QED），即，费米子物质场耦合到一个$U(1)$规范场，直接在热力学极限。考虑到这个想法，我们首先考虑Schwinger模型的规范不变iDMRG模拟-即，$(1+1)d$中的QED-。在给出了精确的描述的数值方法，我们基准我们的模拟计算减去手征凝聚体在连续，在良好的协议与其他方法。我们对Schwinger模型的模拟使我们能够直观地了解如何在$(2+1)$维度上进行模拟。在此基础上，我们提出了一种用无限个投影纠缠对态（PEPS）描述$(2+1)d$ QED基态的变分方法。该理论包括张量水平上的$U(1)$规范对称性，以及物理和虚拟水平上的费米子（物质）和玻色子（规范）自由度。我们认为，所有必要的成分，$(2+1)d$ QED的模拟，先验，已经到位，为未来即将到来的结果铺平了道路。
2017-09-19 cond-mat.str-el hep-lat quant-ph
Prospects for Searching Thermal Effects, Non-Newtonian Gravity and Axion-Like Particles: Cannex Test of the Quantum Vacuum
考虑了量子真空的CANNEX（Casimir And Non-Newtonian force Experiment）检验，该检验旨在测量两平行平板间大间距的Casimir压力梯度，并对宇宙学中暗能量的变色龙模型进行了参数约束.的测量方案的修改建议，允许同时测量的Casimir压力和它的梯度在一个实验中。结果表明，通过几项改进，CANNEX测试将能够加强对Yukawa型相互作用参数的约束，在很宽的相互作用范围内可达一个数量级。核子和类轴子粒子之间的耦合常数的约束，这被认为是最可能的组成暗物质，也可以加强在一个区域的轴子质量从1到100 meV。
2019-03-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Effective Landau-Zener transitions in circuit dynamical Casimir effect with time-varying modulation frequency
我们考虑了耗散单量子比特电路QED结构，其中原子跃迁频率经历了弱的外部时间调制。对于线性变化频率的正弦调制，我们推导出有效的哈密顿算子，类似于与两个或多个级别的系统的有限持续时间的朗道-齐纳问题。相应的非对角耦合系数来源于拉比哈密顿量中的旋转或反旋转项，取决于调制频率的值。它表明，在耗散少的情况下，可以完成几乎完全的裸拉比哈密顿本征态之间的过渡，即使相对较短的持续时间的频率扫描。为了评估我们方案的实验可行性，我们数值求解了零温度下马尔可夫体系中的唯象和微观量子主方程。这两个模型表现出定性相似的行为，并表明，光子产生从真空通过有效的朗道-齐纳跃迁可以实现与目前的技术在几微秒的时间尺度上。此外，与谐波动态卡西米尔效应实现不同，我们的建议不需要精确的共振调制频率的知识来实现有意义的光子产生。
2016-03-15 quant-ph
Constraints on the parameters of axion from measurements of thermal Casimir-Polder force
通过测量$^{87}$ Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体与SiO $_2$板之间的热Casimir-Polder力，得到了轴子和类轴子与质子和中子的赝标耦合常数的更强约束.为此，计算了由于两个轴子交换作用在凝结云和平板之间的附加力。所得到的约束是指从0.1meV到0.3eV的轴子质量与目前认为最有前途的0.01meV到10 meV的区域重叠。
2014-02-06 hep-ph quant-ph
The Casimir Effect in Minimal Length Theories based on a Generalized Uncertainity Principle
研究了基于广义不确定原理（GUP）的量子力学模型中存在的最小长度（$\hbar\sqrt{(β)}$）对两个相距$a$的平行金属板经典几何中Casimir效应的修正.电磁场量子化的方法是基于投影到几个特定的GUP模型的最大局域态上，并且以前开发用于研究Casimir-Polder效应。对于每个模型，我们计算的最低阶修正的最小长度的Casimir能量，并发现它的规模与板之间的距离的第五次幂$a^{-5}$，而不是众所周知的QED结果，其规模为$a^{-3}$，与以前的索赔，我们发现它总是有吸引力的。各种GUP模型原则上可以通过对卡西米尔能量的校正的强度来区分，因为每个模型的特征在于特定的乘法数值常数。
2011-12-13 hep-ph hep-th quant-ph
Casimir-Polder potential on an excited atom near an atomic array
Wyant College of Optical Sciences and Department of Physics, University of Arizona（亚利桑那大学怀雅特光学科学与物理系）
研究了接近原子阵列的激发原子的Casimir-Polder势，通过四阶微扰理论推导了共振和非共振势，分析了势随原子与阵列距离的变化及系统参数的影响，揭示了从单原子极限到宏观边界极限的两种不同 regime 的描述。
2026-03-25 quant-ph
Near field in quantum electrodynamics: Green functions, Lorentz condition, "nonlocality in the small", frustrated total reflection
研究QED的近场需要从洛伦兹条件的平均中剔除一些场的特性。而不是它的Schwinger分解的4位与Bogoliubov方法的相互作用切换的时间和空间区域被认为是。在这种方法下，近场可以用QED的协变格林函数部分，即由不受光锥约束的A的纵向分量和标量分量构成的快阻尼Schwinger函数来描述。μ这一描述揭示了在近场区作为一种“小非定域性”的超光速现象的可能性。Bogoliubov方法的一些规范允许，例如，描述近场的点状电荷和FTIR现象。范德华相互作用和卡西米尔相互作用的通用QED表达式以及福斯特定律恰恰揭示了这种非定域相互作用的可能性。关键词：洛仑兹条件，近场，传播子，超光速，傅里叶变换红外光谱。PACS：03.30.+ p，12.20。下午13点40分f，68.37。
2006-11-09 quant-ph
Electromagnetic Energy, Absorption, and Casimir Forces. I. Uniform Dielectric Media in Thermal Equilibrium
可以通过忽略吸收、计算由于吸收体的位移而引起的能量变化、然后仅通过允许吸收率为复数来简化吸收体之间的卡西米尔力的推导。作为第一步，更好地了解这种情况，我们认为在本文中的模型的电介质作为一个集合的振荡器，其中每个耦合到一个水库引起的阻尼和朗之万力的振荡器和噪声极化作为一个源的波动电磁（EM）场在电介质。该模型自然地导出了量子化电磁场的表达式，这些表达式与用不同方法得到的结果一致，并且还导出了噪声极化与介电常数虚部之间的涨落耗散关系;与著名的范德瓦耳斯力夫希茨理论中所采用的Rytov涨落-耗散关系的比较（或Casimir）力的结果表明，Lifshitz理论实际上是一个经典的随机电动力学理论。在介质吸收可以忽略不计的频带内，能量密度的近似经典表达式作为量子电动力学理论中的谱热平衡期望值是精确的。我们的主要结果是推导出了均匀色散吸收介质在热平衡下的QED能量密度的表达式。能量的谱密度被发现具有相同的形式有或没有吸收。我们还展示了如何波动耗散定理确保细致平衡的平衡（吸收）介质，水库和电磁场之间的能量交换在热平衡。
2009-11-14 quant-ph
Acceleration of an unpolarized proton along a uniform magnetic field: Casimir momentum of leptons
最近的研究表明，手征分子沿空间均匀磁场线性加速，这是由于其QED自相互作用引起的宇称-时间对称性破缺的结果。在这项工作中，我们将这一结果扩展到基本粒子，目前EW自相互作用，在这种情况下，奇偶校验违反EW相互作用本身。特别地，我们证明了，在一个空间均匀和磁时变的磁场中，耦合到轻子真空的非极化质子获得反平行于磁场的动力学动量，而虚轻子在相反的方向上获得等效的$Casimir$ $momentum$。动量与磁场和费米常数的平方成正比。我们证明了质子的动能是磁能，它构成质子EW自能的一部分。
2019-07-28 hep-ph hep-th quant-ph
Sonoluminescence as a QED vacuum effect: Probing Schwinger's proposal
几年前，Schwinger提出了一种声致发光的物理机制，即光子产生是由于塌陷的电介质泡引起的量子电动力学（QED）真空特性的变化。这种机制可以用卡西米尔效应来重新表述，最近一直是相当有争议的话题。本文详细探讨了Schwinger的建议：利用突跃近似，我们计算了与膨胀气泡和坍缩气泡存在时的QED真空有关的Bogolubov系数。通过这种方式，我们得到了对发射的光谱和总能量的估计。我们验证，在突然的近似有一个有效的生产的光子，并进一步的主要贡献，这种动态卡西米尔效应来自体积项，根据Schwinger的原始计算。然而，我们也表明，所需的时间尺度来实现Schwinger的原始建议是没有物理相关的声致发光。虽然施温格在零点能量的变化导致光子产生的论断中是正确的，但他的原始模型并不适用于声致发光。在其他作品（见quant-ph/9805023，quant-ph/9904013，quant-ph/9904018，quant-ph/9905034）中，我们已经开发了一个与物理要求的时间尺度兼容的Schwinger模型的变体。
1999-06-29 cond-mat hep-ph hep-th
Thermal effect in the Casimir force for graphene and graphene-coated substrates: Impact of nonzero mass gap and chemical potential
采用严格的有限温度QED极化张量理论，研究了非零质量隙$m$和化学势$μ$对金球与石墨烯片或不同材料的石墨烯涂层介质相互作用的Casimir力及其热修正的综合影响.结果表明，对于独立的石墨烯片和石墨烯涂覆的衬底，卡西米尔力的大小随着$m$的增加而减小，而随着$μ$的增加而增加，表明这些参数在相反的方向上起作用。根据我们的结果，对于石墨烯涂覆的板，$m$和/或$μ$对卡西米尔力的影响比对于独立式石墨烯片小得多。此外，计算表明，Casimir力对于石墨烯涂覆的衬底比对于独立的石墨烯样品强得多，但是在前一种情况下，热校正及其在总力中的分数权重较小。这些结果被应用到一个差分设置，最近提出的观察巨大的热效应的Casimir力的石墨烯。我们表明，即使考虑到真实石墨烯样品的非零质量间隙和化学势的影响，该实验仍然是可行的。可能的进一步应用所获得的结果进行了讨论。
2017-09-08 cond-mat.other quant-ph
Proof that Casimir force does not originate from vacuum energy
给出了Casimir力不能起源于电磁场真空能量的一个简单的一般性证明。完整的QED哈密顿量由3项组成：纯电磁项$H_{\rm em}$、纯物质项$H_{\rm matt}$和相互作用项$H_{\rm int}$。$H_{\rm em}$项与所有的物质场可交换，因为它对物质场没有任何显式的依赖。因此，$H_{\rm em}$不能对物质产生任何力。由于正是这一项产生了电磁场的真空能量，因此真空能量不会产生力。文献中关于真空能产生Casimir力的错误说法可以归结为这样一个事实：$H_{\rm em}$利用运动方程获得了对物质场的隐式依赖，并把隐式依赖当作显式依赖来处理。Casimir力的真正来源是由$H_{\rm int}$产生的范德华力。
2016-08-16 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Casimir-Lifshitz Theory for Cavity Modification of Ground-State Energy
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出基于Casimir-Lifshitz理论的腔体基态能量修改模型，揭示了极子在低频下的静态屏蔽作用及非共振效应。
2025-12-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Casimir-Polder forces and their effects in ground state chemical reactivity
在这里，我们提出了一个关于如何在QED场景中修改分子的基态化学反应性的基础研究，即，当它被放置在腔内并且在腔场和分子内的振动模式之间存在强耦合时。我们的工作与一个模型系统的分子（Shin-Metiu模型），其中核，电子和光子的自由度被视为在同一个立足点。这个简化的模型允许比较精确的量子反应速率的计算与预测出现的过渡态理论的基础上的腔玻恩-奥本海默方法。我们证明，QED效应确实能够显着修改化学反应中的激活势垒，因此，反应速率。控制这种效应的关键物理参数是分子的永久偶极子以及该幅度如何沿着反应坐标变化。我们表明，有效的耦合可以导致显着的单分子能量的变化，在实验可用的纳米粒子镜腔。然后，我们将验证的理论应用到一个现实的情况下（在1，2-二氯乙烷分子的内部旋转），显示如何反应可以被抑制或催化的分子偶极的配置文件。此外，我们讨论了在这个过程中，这可以通过其连接到卡西米尔-波尔德力理解的共振效应的情况下。最后，我们处理的情况下，多分子强耦合，并找到集体修改的反应速率，如果分子的永久偶极矩的取向与尊重的腔场。这表明，集体耦合也可以提供一种机制，用于修改耦合到腔模式的分子系综的基态化学反应性。
2019-02-11 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Progress in quantum electrodynamics theory of highly charged ions
综述了高电荷态离子量子电动力学（QED）计算的最新进展。的结合能，超精细分裂，和g因子的理论预测，并与现有的实验数据进行比较。特别注意在强场区的束缚态QED测试。最后讨论了在最强电场和磁场下QED实验以及用重离子测定精细结构常数和核磁矩的前景。
2013-09-20 physics.atom-ph quant-ph
Casimir-Polder interaction with Chern-Simons boundary layers
推广格林函数散射方法推导Chern-Simons边界层系统的Casimir-Polder势，并发现可通过中性原子实验验证的P-奇三体真空效应。
2023-04-25 cond-mat.other hep-ex hep-th
Impact of anisotropy on the interaction of an atom with a one-dimensional nano-grating
我们在宏观量子电动力学的框架内研究了原子与一维纳米光栅的相互作用，特别强调了可能的各向异性贡献。为此，我们首先推导出散射格林张量的光栅通过瑞利展开，并讨论其对称性和渐近线。然后我们用光栅确定了原子的Casimir-Polder势。特别是，我们发现，强各向异性可以导致一个排斥Casimir-Polder势在正常方向。
2015-09-10 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Witnessing topological Weyl semimetal phase in a minimal circuit-QED lattice
我们提出了一个可行的方案来模拟拓扑Weyl半金属相在一个小的一维电路QED晶格。通过在参数空间中调制光子的跳跃率和在位光子的频率，我们证明了一维晶格模型的动量空间可以被人为地映射到三维空间，并伴随着拓扑Weyl半金属相的出现.此外，通过一个基于晶格的腔输入-输出过程，我们表明，所有的基本拓扑特征的Weyl半金属相，包括拓扑电荷与每个Weyl点和开放的费米弧，可以明确地检测在一个电路与四个耗散谐振器通过测量反射谱。这些显著的特征为利用可控的小量子晶格来模拟和研究拓扑相开辟了新的前景。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit QED - Lecture Notes
电路QED的新的和快速增长的领域提供了非常令人兴奋的前景，学习和行使密切控制量子系统，提供灵活的，工程设计和强非线性和相互作用的系统组成的微波辐射场和固定的人工“原子”。这些笔记旨在提供电路QED领域的非专业介绍，对该领域的前景和挑战进行基本评价，以及一些关键概念，希望对该领域的新读者有用，并开始探索研究文献。它们是作为教学文本编写的，旨在补充向三年级本科生提供的课程。在讨论了为什么研究电路QED可能是值得和有趣的介绍性部分之后，我介绍了量子光学和量子信息的基本理论工具，这些工具是理解电路QED的关键要素所需要的。我还提供了一个简要的概述超导性，集中在最相关的概念，在电路QED感兴趣的制度的操作。然后，我描述了三种主要类型的超导量子比特，最后给出了一个基本的介绍退相干和混合，以及它们如何与电子电路中的量子行为。
2013-10-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Constraining axion coupling constants from measuring the Casimir interaction between polarized test bodies
我们提出了一个实验测量两个平行的SiC板与对齐的核自旋之间的有效卡西米尔压力。利用单轴子交换过程计算了强子和大统一理论轴子对轴中子耦合常数的预期约束。为此，推导出两个极化板之间由于组成费米子之间交换一个轴子而产生的附加压力的一般表达式。我们证明，只有垂直于板的偏振分量有助于压力。所获得的压力可以是排斥性的和吸引性的，这取决于两个板的极化是单向的还是指向相反的方向。它示出，虽然在磁化板的情况下得到的轴子-电子耦合的约束是没有竞争力的，在一个轴子-中子耦合的约束与极化核自旋的板是相同的数量级的那些先前获得的大统一体轴子单独使用的过程中的两个轴子交换。拟议的实验还允许加强目前已知的约束，通过使用一个和两个轴子交换过程的大统一体轴子的轴子-中子耦合常数。
2016-08-01 hep-ph quant-ph
Cavity QED Based on Thermal Atoms Interacting with a Photonic Crystal Cavity: A Feasibility Study
腔QED的范例是一个二能级辐射源与一个高品质因数单模光学谐振腔相互作用。发射体和光子波函数的混合要求大的真空拉比频率和长的相干时间;迄今为止已经成功地实现了被捕获的冷原子和离子以及局域化的固态量子发射体（如超导电路、量子点和色心）的特征。另一方面，热原子为我们提供了一个密集的发射体系综，与冷系统相比，它更适合集成，因此能够实现大规模量子系统。然而，它们的热运动和大的渡越时间加宽是必须规避的主要挑战。一个有前途的补救措施可以受益于高度可控和可调的电磁场的纳米光子腔与强大的局部电场增强。利用这一特性，我们计算了快速运动的热原子与具有大品质因数和小模体积的纳米束光子晶体腔（PCC）之间的相互作用。通过完全量子力学计算，包括Casimir-Polder势（即表面对原子辐射性质的影响），我们表明，当设计适当时，飞行原子和腔光子之间的可实现耦合将足够强，尽管相互作用时间很短，但仍会导致Rabi flopping。此外，不同轨迹的时间分辨检测可用于识别单个和多个原子计数。这种概率方法将在稠密原子介质中的腔QED研究中找到应用，并为在大规模宏观系统中实现相干量子控制方案铺平了道路。
2019-07-10 physics.optics quant-ph
