Models with Recoil for Bose-Einstein Condensation and Superradiance
在本文中，我们考虑两个模型，表现出平衡BEC超辐射。它们与最近实验中观察到的两种不同类型的超辐射散射有关。第一个对应于物质波的放大，由于拉曼超辐射散射从雪茄形BE凝聚体，当反冲和凝聚的原子是在不同的内部状态。其主要机制是二能级原子的受激拉曼散射，这种散射是以超辐射的方式发生的。我们的第二个模型与雪茄形BE凝聚体的超辐射瑞利散射有关。这又导致了物质波的放大，但现在反冲的原子与凝聚体中的原子处于相同的状态。在这里，反冲的原子能够干涉静止的凝聚体，形成实验上观察到的物质波光栅（干涉条纹）。
2005-04-25 math-ph math.MP quant-ph
Signatures of cooperative emission in photon coincidence: Superradiance versus measurement-induced cooperativity
长度尺度小于光的波长的不可分辨的量子发射体成为超辐射体。与不相关和可区分的发射器相比，超辐射导致光学信号的定性修改，例如光子符合。然而，最近的实验表明，类似的签名也可以在发射器太远分离的超辐射的情况下，如果发射器之间的相关性引起的发射角选择性光子探测事件期间的波函数崩溃。在这里，我们比较了两个源的合作发射，超辐射和测量诱导的合作，并分析其对时间相关的光信号的影响。我们发现，在零时间延迟的光子重合的反浸是一个签名的发射器间的相关性一般，但并不明确地证明存在的超辐射。这表明，在零时间延迟的光子重合是不够的，时间相关的数据是必要的，以清楚地表明自发辐射衰减率的超辐射增强。
2023-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theoretical Exploration of Phase Transitions in a Cavity-BEC System with Two Crossed Optical Pumps
本文研究了具有两个交叉光泵浦的腔-BEC系统，微扰地确定了正常超流相与超辐射相的相边界，发现吸引性和排斥性光学晶格在双泵浦下表现出截然不同的相变行为。
2025-03-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Interaction-Enhanced Superradiance of a Ryderg-Atom Array
本研究探讨耗散微波腔中里德堡原子阵列的超辐射相变，发现腔场与长程里德堡相互作用共同作用下可产生相互作用增强的超辐射，临界点处的发散磁化率可用涌现的量子Rabi模型解释，为超辐射相变研究提供了新视角。
2024-05-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of Tunable Superradiant Frequency Combs
Stanford University（斯坦福大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究通过量子点与超导谐振腔耦合，发现驱动下非平衡多体动力学中连续波到周期脉冲超辐射的相变，并实现双轨超辐射频率梳。
2026-04-17 quant-ph
Ultraviolet superradiance from mega-networks of tryptophan in biological architectures
本文研究生物系统中色氨酸巨型网络在紫外激发下的集体超辐射效应，理论预测并实验证实微管架构中大量色氨酸偶极子的协同作用可增强荧光量子产率，为细胞信号传导机制提供新见解。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.optics
Superradiance of entangled photon pairs from a high-density chip-scale Cs vapor cell
Pusan National University（釜山国立大学）
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。
2026-07-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Superradiance from a Relativistic Source
我们建立了一个高度相对论性多粒子源的合作超辐射模型。我们修改了文献中已有的相对论二能级粒子模型，并由此构造了一个描述相对论速度相关多粒子超辐射的哈密顿量。我们适应标准的图形框架来计算时间演化和密度算子从我们的哈密顿量，并在此过程中证明偏离标准的结果和计算方法。特别是，我们证明了所谓的垂直光子的文献结果是修改的相对论性洛伦兹因子的样品，我们还介绍了一组耦合微分方程描述某些传播速度依赖的小样本框架，我们通过一个混合的四阶龙格库塔和卷积方法数值求解。我们证明了我们的方法的两个高度相对论性粒子在不同的相对论性平均样本$β$因素模拟略有不同的速度行驶的简单情况下，并评估速度相干性要求的样品，以证明增强超辐射发射的观察者帧。我们发现这些相干性的要求，成为越来越多的限制在较高的$β$因素，即使在相对论速度微分变换的标准结果的背景下。
2022-07-12 astro-ph.HE physics.space-ph quant-ph
Robust quantum correlations in out-of-equilibrium matter-light systems
光-物质相互作用系统中的高精度宏观量子控制是实现新型信息处理和超精密计量的重要目标。我们表明，一个范式的轻物质系统（迪克模型）的平衡行为揭示了两个连续的阶段增强量子关联超出了传统的方案的近绝热和突然淬火。第一阶段的特点是放大的物质和光的纠缠和压缩，由于有效的非线性自相互作用。第二阶段的结果从一个高度纠缠的轻物质状态，增强超辐射和签名的混乱和高度量子态。我们表明，这些新的影响规模与物质系统的大小一致，即使在耗散环境中是可靠的。
2015-09-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Entanglement generation from degeneracy breaking of superradiant Liouvillian steady states by local operations
SUPA, Institute of Photonics and Quantum Sciences, Heriot-Watt University（苏格兰超物理联盟光子学与量子科学研究所，赫瑞瓦特大学）
该研究利用简并非厄米微扰理论，通过引入非相干局域操作打破超辐射Liouvillian稳态简并性，在辐射体间产生并展现出鲁棒的纠缠，揭示了局域操作与纠缠产生的关联。
2026-10-14 quant-ph
Double-superradiant cathodoluminescence
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪什实验室）；Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了由相干塑造的电子驱动的原子集体发射，揭示了电子作为量子关联探针的新机制。
2022-09-13 physics.optics quant-ph
Semi-classical Dynamics of Superradiant Rayleigh Scattering in a Bose-Einstein Condensate
玻色-爱因斯坦凝聚体由于其相干性和高光学深度，为研究原子-光的集体相互作用提供了理想的环境。玻色-爱因斯坦凝聚体中的超辐射光散射就是这种相互作用的一个有趣的例子。这是一个类似于迪克超辐射的过程，其中电子反转的样品集体衰变，导致在明确定义的方向上发射一个或多个光脉冲。通过对端面泵浦BEC超辐射光脉冲的时间分辨测量，研究了超辐射光散射与Dicke超辐射的密切联系。一个一维模型的系统产生良好的协议与实验数据，并表明，动力学的结果，建立在沿BEC的光和物质波场的结构。这为利用超辐射产生的原子-光子相关性铺平了道路。
2016-08-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Superradiant and Lasing States in Driven-Dissipative Dicke Models
本文给出了一个模型的非平衡相图，通过改变相干和非相干驱动项，该模型可以同时显示Dicke-Hepp-Lieb超辐射和规则激光。我们发现超辐射和标准激光在相图中的对应区域总是被一个正常区域所分隔。我们分析的行为系统使用的组合的精确数值的基础上的置换对称性的密度矩阵的小到中等数量的分子，和二阶累积量方程大量的分子。我们发现超辐射态和激光态的光子分布性质非常相似，但发射光谱却有很大的不同。我们还表明，在相干和非相干驱动的存在下，一个周期加倍的路线发生的混沌状态。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Unveiling the BEC-droplet transition with Rayleigh superradiant scattering
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Rice University（莱斯大学）
利用超辐射光散射作为探测与控制工具，研究偶极镝气体中BEC到液滴的转变，通过散射效率非单调行为及膨胀动力学识别相变点，并追踪磁场方向对转变点的影响。
2026-09-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Directional superradiance in a driven ultracold atomic gas in free-space
本文理论分析自由空间中受驱动超冷原子气体的稳态，揭示弱驱动集体效应及临界标度由 N 变为 √N，并用含非均匀效应与自发辐射的模型加以解释。
2024-03-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Negative Compressability of Non-Equilibrium Non-Ideal Bose--Einstein Condensate
理想的平衡玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）通常被认为是巨正则（$μV T$）系综中的一种，它意味着与环境的化学平衡的存在。然而，在大多数实验方案中，BEC中的粒子总量要么由初始条件决定，要么由耗散和抽吸之间的平衡决定。因此，BEC可能具有热平衡，但几乎不具有化学平衡。此外，由于粒子之间的相互作用，许多实验上可实现的BEC是非理想的。在最近的工作[10.1103/PhysRevLett.128.065301]中，已经表明系统Hilbert空间中的不变子空间出现在快速热化极限的非平衡BEC中。在每一个子空间中，吉布斯分布是建立与一定数量的粒子，使它能够独立地在每个不变子空间中的非理想非平衡BEC的性质的调查。在这项工作中，我们分析了由于BEC中的非理想相互作用引起的色散曲线的变化的BEC稳定性。通常，非理想相互作用导致色散曲线的红移或蓝移，并导致粒子有效质量的变化。结果表明，色散曲线的红移会导致BEC的负压缩性，而有效质量的变化总是使BEC更稳定。找到了BEC中粒子密度出现负压缩性的显式条件。
2022-06-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Analytical framework for non-equilibrium phase transition to Bose--Einstein condensate
非平衡玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的理论描述是现代统计物理和动力学的主要挑战之一。BEC的非平衡性质使得它不可能采用统计力学的成熟形式。我们开发了一个框架的非平衡相变BEC的分析描述，与以前开发的方法相比，考虑到无限数量的连续分布的状态。我们考虑了快热化的极限，得到了非平衡理想BEC的全密度矩阵的解析表达式，它也涵盖了平衡情形。对于二维和三维的特殊情况，我们通过计算基态占据和二阶相干函数的温度依赖性，研究了BEC的非平衡形成。我们发现，对于一个给定的抽运率，宏观占领的基态和相干性的建立可能会发生在不同的温度。此外，相干性的建立强烈地依赖于泵浦方案。我们还调查了冷凝线宽，并表明Schawlow-汤斯定律在三维BEC中成立，而在二维BEC中不成立。
2022-05-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
The uncertainty product of an out-of-equilibrium many-particle system
在目前的工作中，我们表明，分析和数值，方差的多粒子操作和他们的不确定性产品的非平衡玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）可以偏离的Gross-Pitaevskii动力学的结果，即使在无限数量的限制和恒定的相互作用参数时，系统成为100%凝聚。我们证明了我们的发现上的动态的质心位置-动量不确定性产品的自由膨胀，以及被困BEC。这种依赖于时间的多体现象是由依赖于时间的相关性的存在来解释的，这些相关性表现在系统的用于评估不确定性产品的简化的两体密度矩阵中。我们的工作表明，人们必须使用多体传播理论来描述一个平衡的BEC，即使在无限粒子的限制。
2015-09-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superradiant optomechanical phases of cold atomic gases in optical resonators
在考虑光子与原子相互作用的力学效应的情况下，从理论上分析了冷原子气体的超辐射发射。原子被限制在驻波谐振腔中，原子的亚稳偶极跃迁耦合到腔模。原子偶极非相干泵浦的参数制度，将对应于静态超辐射的不均匀加宽。从腔场和原子自由度的主方程出发，我们推导出一个平均场模型，该模型使我们能够确定阈值温度，高于该阈值温度，热波动抑制超辐射发射。然后，我们分析了超辐射发射的动力学时，由平均场模型描述的运动。在半经典状态和低于阈值温度，我们观察到，所发射的光可以是相干的或混沌的，这取决于非相干泵浦速率。然后，我们分析了超辐射从一个理想的玻色气体在零温度时，超辐射衰减率$Λ$的反冲频率$ω_R$的顺序。我们表明，原子和场之间的机械能的量子化交换产生一个阈值，$Λ_c$，低于该阈值，超辐射发射衰减到零。当$Λ>Λ_c$超辐射发射时，伴随着衍射发射光子的物质波光栅的形成。这些光栅的稳定性取决于相对于第二阈值$w_c$的非相干泵浦速率$w$。对于$w>w_c$，光栅是稳定的，并且系统实现了稳定的超辐射。低于该第二阈值，耦合动力学变得混乱。我们表征了这两个阈值的动态特性，并表明我们预测的三个阶段（非相干，相干，混沌）可以通过腔输出光的相干特性来揭示。
2019-11-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Exact analytical solution for density matrix of a non-equilibrium polariton Bose-Einstein condensate
在这封信中，我们给出了一个非平衡极化激元玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的分析量子描述的基础上的解决方案的主方程的全极化激元密度矩阵在快速热化的限制。我们发现的密度矩阵的非平衡BEC，考虑到所有极化激元状态之间的量子相关。我们发现BEC的形成伴随着基态和激发态之间的互相关在凝聚阈值处达到最高值。尽管极化激元系统的非平衡性质，我们显示的平均人口的极化激元状态表现出玻色-爱因斯坦分布与几乎为零的有效化学势以上的凝聚阈值类似的平衡BEC。我们证明，在阈值以上的极化激元凝聚的有效温度下降到低于油藏温度。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Equilibrium to nonequilibrium condensation in driven-dissipative semiconductor systems
强耦合到量子阱的半导体微腔系统由于其通过激子-极化激元气体的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）有效地产生相干光的能力而现在受到极大的关注。由于激子极化激元是复合准玻色子粒子，因此许多基本特征源自它们的原始成分，即，电子空穴和光子结果，不仅可以实现以BEC为代表的平衡相，而且可以实现非平衡激光相。在这方面的贡献，我们描述了一个框架，可以处理这样的平衡和非平衡相在一个统一的方式。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
