Spontaneous decay in the presence of absorbing dielectric bodies
在量子化的唯象麦克斯韦方程组的框架下，给出了色散和吸收介质体对辐射原子影响的一种形式.在马尔可夫近似下，自发衰变率和与之相关的线位移可以通过电动力学经典边值问题的并矢格林函数与物体的复折射率和几何形状相关--这一结果与微观模型系统的二阶计算一致。该理论被应用到一个原子附近的平面界面，以及一个原子在一个球形腔。后者，也被称为实腔模型嵌入在电介质中的激发原子的自发衰变，与虚腔模型进行了比较。与其他方法的连接被提到，并比较结果。
1999-05-04 quant-ph
Spontaneous emission and level shifts in absorbing disordered dielectrics and dense atomic gases: A Green's function approach
讨论了吸收态原子的自发发射和兰姆位移。基于原子偶极与量子化辐射场的多极相互作用哈密顿量，采用格林函数方法。衰减率和能级位移由相互作用的电位移场的延迟格林函数决定，该延迟格林函数由描述多次散射的Dyson方程计算。假设形成双光子晶体的原子偶极子的位置是不相关的，并采用连续近似。通过从自由空间格林函数中去除点相互作用项（局部场修正），消除了同一位置不同原子之间的非物理相互作用。对于原子在纯色散介质中的情况，自发发射率被众所周知的洛伦兹局域场因子改变。在吸收的存在下，发现不同于先前建议的表达式的结果和最近邻的相互作用被证明是重要的。
1999-02-24 quant-ph
Bound Modes in Dielectric Microcavities
我们证明了如何准确地约束腔模式可以实现在介质结构以外的三维光子晶体。对于由交叉各向异性层组成的微腔，我们导出了腔的谐振频率和自发发射率。对于具有耗散损耗、中心层具有增益的介质结构，计算了直接自发发射进入腔模的β因子和激光阈值。
2002-10-24 quant-ph
Metallo-dielectric hybrid antennas for ultrastrong enhancement of spontaneous emission
我们设计了新的光学天线，减少激发态的辐射寿命的发射器到100飞秒的顺序，同时保持约80%的量子效率在宽带操作。在这里，我们将金属纳米粒子与平面介电结构相结合，并利用等离子体纳米天线的设计策略和腔量子电动力学的概念，以最大限度地提高局部状态密度，并最大限度地减少金属成分引起的非辐射损失。金属-电介质混合天线的提出将对电子物理、超快等离子体、明亮单光子源和拉曼光谱等基础和应用研究领域产生重要影响。
2012-05-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spontaneous emission of a two-level atom with an arbitrarily polarized electric dipole in front of a flat dielectric surface
研究了二能级原子与任意极化电偶极子在介质平板前的自发发射。我们处理原子偶极矩阵元是复矢量的一般情况，即原子偶极在空间中可以随时间旋转。我们计算了自发发射到倏逝模和辐射模的速率，并研究了场模的波矢空间中的速率角密度。当原子偶极的椭圆率不为零时，原子的自发发射率的角密度对于具有相反面内波矢的模可能有不同的值。我们发现，在面内波矢空间中，中心反演下的自发发射率角密度的不对称性是光的自旋轨道耦合的结果，并且发生在原子偶极极化的椭圆率矢量与场模极化的椭圆率矢量重叠时。由于场在倏逝模中的快速衰减，自发发射到具有相反面内波矢量的倏逝模的速率之间的差随着从原子到界面的距离的增加而单调减小。由于发射场和反射场之间的干涉的振荡行为，自发发射到具有相反的面内波矢量的辐射模式的速率之间的差异随着从原子到界面的距离的增加而振荡。这个差可以是正的或负的，取决于原子-界面距离，并且对于零距离为零。
2016-02-04 quant-ph
The Quantum Vacuum of Complex Media. A Unified Approach to the Dielectric Constant, the Spontaneous Emission and the Zero-Temperature Electromagnetic Pressure
我们从一个关键的角度研究了几个量子电动力学现象通常涉及到真空电磁（EM）在复杂介质中的波动。用微观图解法计算了介质中的共振位移、自发发射率、局域态密度和vanderWaals-Casimir压强。我们发现，在最近的一些作品中，这些效果不能归因于EM真空的能量的变化，但介电自能的变化。这种能量是介电组分的裸极化率与实际极化真空的EM波动相互作用的结果。我们已经找到了一个精确的表达式，这些波动的频谱在统计均匀的电介质。这些波动结果是不同的正常的辐射模式。后者携带零点能量（ZPE）。关于自发发射，我们澄清了辐射的性质和所谓的局部场因素的起源。与以前的工作相比，发现了重大的差异。我们对辐射和非辐射能量转移现象进行了详细的分析。本文给出了麦克斯韦-加内特介质中间隙杂质的衰减率和大腔体中实质杂质的衰减率的解析公式。有效介电常数的构造是一个自洽问题。根据零温时介质自能的变化计算了复杂介质中的范德华压力。一个额外的辐射压力似乎与电磁真空能量的变化。
2009-12-16 hep-th physics.optics quant-ph
Transient QED effects in absorbing dielectrics
辐射原子的自发发射率在经过一个初始瞬态区后达到与时间无关的平衡值。本文研究了色散介质和吸收介质中原子自发衰变率对材料共振附近原子跃迁频率的相关弛豫效应。这种介质的量子力学描述由阻尼极化激元模型提供，其中吸收通过耦合到浴中来考虑。我们展示了如何在这个理论中的所有领域和物质运营商可以表示在浴运营商在初始时间。这些解决方案的领域和物质运营商的一致性被发现依赖于某些速度和规则的有效性。自发衰减率的瞬态效应的研究与几个特定的模型的介电常数，这是遵循一般理论，通过采用特定形式的浴耦合常数的帮助。
2001-01-16 quant-ph
Microscopic theory of the Casimir effect
基于光子-激子哈密顿量，本文发展了一个Casimir问题的微观理论。使用著名的多体技术，我们推导出一个微扰展开的能量是免费的发散。在连续极限中，我们在小于截止距离$a$的距离处关闭相互作用，以保持能量有限。我们将表明，宏观理论的卡西米尔效应与硬边界条件是没有很好地定义，因为它忽略了原子之间的有限距离，因此，包括无限的自能贡献。然而，对于断开的物体，后者对物体之间的力没有贡献。在我们的微观理论中，没有进一步的假设，推导出了进入力的介电常数的洛伦兹-洛伦兹关系。光子格林函数可以从Dyson型积分方程计算。问题的几何形状仅通过等于电介质所占据的区域的积分区域进入该方程。该积分方程可以精确地求解各种平面和球面几何形状，而无需使用边界条件。这清楚地表明，Casimir力是由于原子之间的力。讨论了微扰展开的收敛性和金属极限。我们的结论是，对于任何介电函数的横电（TE）模式不有助于卡西米尔力的零频率项。
2005-02-18 quant-ph
Spontaneous emission in anisotropic dielectrics
原子的发射性质是量子理论和光-物质相互作用的基础。在宏观介质的背景下，准确的知识，其是重要的，无论是在当前的量子技术，以及在基础研究。而对于各向同性介质，这是一个研究得很好的问题，各向异性介质的理论还存在很大的空白。特别是，据我们所知，一般各向异性介质中的自发发射率的显式表达式尚未提出。本文首先导出了计算单轴介质中辐射率的量子化电磁场算符。对于双轴介质的更一般的情况下，我们提出了一个近似的表达单轴介质的极限情况之间的插值。我们支持我们的模型与数值模拟，这是在典型的介质配置的强烈协议，并进一步显示如何本地场效应可以考虑在模型中。
2020-07-22 physics.optics quant-ph
Local-field correction to the spontaneous decay rate of atoms embedded in bodies of finite size
在实腔模型的基础上，研究了色散吸收介质体的尺寸和形状对嵌入介质体中的激发态原子局域场修正自发衰变的影响。通过玻恩展开的系统的格林张量，它表明，在线性顺序的身体的磁化率的衰减率完全遵循托马斯的公式发现的特殊情况下的原子在一个均匀的电介质球的中心[物理评论A 63，053811（2001）]。它进一步表明，对于一个原子位于一个任意的电介质体的内部，这个公式仍然有效，超出了线性秩序。详细讨论了原子嵌入弱极化球的情形。
2006-08-29 quant-ph
Spontaneous decay of an atom excited in a dense and disordered atomic ensemble: quantum microscopic approach
本文在文献[I. M. Sokolov等人，J. Exp. Theor. 112，246（2011）]，我们分析了在平均原子间间隔小于或相当于准共振辐射波长的条件下冷原子云中单个原子的自发衰变。除了衰变动力学，我们分析了共振的位移以及原子跃迁光谱形状的扭曲。
2016-01-14 physics.atom-ph quant-ph
Spontaneous decay in the presence of dispersing and absorbing bodies: general theory and application to a spherical cavity
本文发展了一种研究受激二能级原子在色散和吸收介质中自发衰变的形式。导出了适用于数值求解的原子上态几率振幅的积分方程。发射光的发射模式和功率谱用介电物质形成的格林张量（包括吸收和色散）表示。将该理论应用于三层球腔中心受激原子的自发衰变，腔壁由Lorentz型带隙介质模拟。弱耦合和强耦合进行了研究，后者特别强调的情况下，原子跃迁是（i）在正常色散区附近的介质共振和（ii）在与带隙相关的非线性色散区。在单共振近似下，导出了原子态布居演化的Rabi振荡和封闭解出现的条件，与精确数值结果符合较好.
2000-04-19 quant-ph
Acoustic radiation from a superconducting qubit: From spontaneous emission to Rabi oscillations
声自发发射到体量子阱中可以是量子器件中退相干的强源，特别是当量子比特存在压电材料时。我们研究了压电薄膜与声学谐振器耦合的量子比特的动力学行为。通过改变谐振器的表面形貌，从粗糙到抛光到成形，我们探索了从激发量子比特的快速衰减到量子比特和孤立声子模式之间的量子相干耦合的交叉。我们的实验方法可用于晶体振动的精确测量，量子存储器的设计，以及对介电损耗的机电贡献的研究。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
QED in the Presence of Arbitrary Kramers-Kronig Dielectric Media
唯象麦克斯韦场被量子化为任意空间和频率依赖的复介电常数。该方法考虑了Kramers-Kronig关系和耗散涨落定理，给出了QED的基本等时对易关系。本文讨论了它在吸收和放大四端口器件中的量子态变换以及在有吸收介质存在时激发态原子的自发衰变中的应用。
1999-07-16 quant-ph
Comparison of Quantum and Classical Local-field Effects on Two-Level Atoms in a Dielectric
介电介质中电磁场与密集的嵌入二能级原子相互作用的宏观量子理论不能再现经典洛伦兹局域场条件的应用所获得的结果。具体地说，宏观量子电动力学预测，原子共振频率的洛伦兹红移将被主介质的折射率n的因子增强。然而，（n*n+2）/3的增强因子推导出使用Bloembergen程序，其中经典的洛伦兹局域场条件应用于光学布洛赫方程。这两种推导都是简短而简单的，并且基于完善的物理理论，但却导致了相互矛盾的结果。微观量子电动力学证实了经典的局域场为基础的结果。然后通过一个既违反量子电动力学的对应原理又违反微观理论的具体例子，证明了宏观量子电动力学理论在嵌入原子中的应用是错误的。
2009-02-11 quant-ph
Dissipation and decoherence effects on a moving particle in front of a dielectric plate
在这项工作中，我们考虑一个粒子在前面的介质板，并研究两个最相关的真空场波动的影响：耗散，和退相干的粒子的内部自由度。我们认为粒子遵循一个经典的，宏观固定的轨迹。为了研究耗散效应，我们计算了在真空场和微观自由度的板和粒子的功能集成的有效作用。这种进出的有效作用产生了一个虚部，因此初始真空态的衰变（由于摩擦）的概率不为零。分析了颗粒与平板之间的相对速度以及微观自由度的性质对耗散的影响。为了研究退相干对粒子内部自由度的影响，我们计算了CTP或Schwinger-Keldysh影响作用，通过对真空场和板的微观自由度进行功能积分。我们估计退相干时间为两个不同的量子配置（粒子的内部自由度）可能彼此区分所需的时间。我们分析了反射镜的存在影响退相干的方式，以及最大化或减小其影响的可能方法。
2016-04-16 quant-ph
Field quantization in inhomogeneous absorptive dielectrics
在阻尼极化激元模型的框架下，对三维非均匀介质中的电磁场进行了量子化，并给出了其参数随空间的变化关系。正则变量的运动方程明确地解决了拉普拉斯变换的积极和消极的时间。介电极化率和量子噪声电流密度的动力学变量和参数的模型。对角化的哈密顿算子被发现作为正则变量的线性组合，系数取决于电极化和介电格林函数。确定了电磁场和电介质的极化的完整的时间依赖性。我们的结果为非均匀介质中电磁场的唯象量子化方案提供了一个微观的解释。
2004-07-06 quant-ph
Quantum Electrodynamics with Time-varying Dielectrics
本文提出一个框架，用于在时变介电介质中量子化电磁场，通过微观模型处理动态光-物质耦合，获得满足对易关系的简正模，并展示其与量子发射体的耦合及对原子辐射性质的影响，适用于多种时变边界条件平台。
2023-11-13 quant-ph
Quantum local-field corrections and spontaneous decay
最近发展的方案[S.谢尔湖Knoll和D.- G. Welsch，Phys.Rev.A58，700（1998）]中的方法来计算标准虚球腔模型的量子局域场修正。只有在充分考虑极化噪声的情况下，电场和磁场局域场算符才与QED一致。结果表明，局域场中的极化涨落可以显著地改变自发衰变率，与经典局域场修正得到的结果相比。特别地，自发发射率强烈地依赖于局域场虚腔的半径。
1998-11-24 quant-ph
Spontaneous Emission from a Two-Level Atom in a Rectangular Waveguide
光在电介质中的量子力学处理对于理解光学系统的行为是很重要的。本文考虑了一个嵌入在矩形波导中的二能级原子，波导的周围是一个理想的电导体。光子的自发发射、传播和探测由第二量子化形式描述。光的量子化模式分为两类：光子传输模式和沿波导方向指数衰减的局域模式。虽然自发发射依赖于所有可能的模式，包括本地化模式，检测远离源只取决于传播模式。这种动力学行为的差异在光子探测的关联函数中给出了沿空间和时间的两种不同的衰减速率。
2013-09-20 quant-ph
Physical realization of Photonic Klein Tunneling
研究了光子Klein隧穿发生的一般物理条件，其中器件的（受控）自发发射起着关键作用。一个简单的介质板的具体例子，由两个任意折射率的介质半空间的边界相当详细的工作，测量的反射和透射概率进行解析计算。据发现，在给定的情况下，测量的反射概率可以是任意大的（对于大的入射波长），而不管的事实，即传输概率是指数抑制或不。其他有趣的功能的光子克莱因隧道驱动（受控）自发发射以及设想的实际应用。
2011-01-18 hep-ph physics.optics quant-ph
Controlling spontaneous emission of a two-level atom by hyperbolic metamaterials
在量子光学的框架下，我们分析了介电常数张量不定的介质中二能级原子的自发发射特性，其中色散关系的几何形状为椭球或双曲面（双曲介质）。衰减率明确给出了考虑偶极跃迁矩阵元素的方向。结果表明，对于椭球体情况，通过改变矩阵元的方向可以调节耦合到不同模式的光子的强度;对于双曲面情况，发现双曲面介质中的自发发射与介质背景相比可以显著增强。另外，自发发射具有很强的方向性，在渐近线方向上最大。
2012-03-03 physics.optics quant-ph
Influence of center-of-mass correlations on spontaneous emission and Lamb shift in dense atomic gases
考虑原子质心坐标的关联，讨论了局域场对原子稠密气体中自发发射速率和兰姆位移的影响。为此，在独立散射近似下，采用虚腔模型计算了介质中的精确延迟传播子。由此产生的原子极化率的变化导致介质响应的修改，其可以与由Morice、Castin和Dalibard [Phys.Rev.A51，3896（1995）]导出的介电函数的局部场校正引起的介质响应具有相同的数量级，但是具有相反的符号。
2000-02-07 cond-mat quant-ph
Spontaneous down conversion of surface plasmon polaritons: strong-field consideration
提出了金属-电介质界面表面等离子体激元自发下转换（SDC）的非微扰理论。它示出的过程是共振增强的特征功率的激发，通常的顺序为几十瓦。在较强的激发下，SDC的产额迅速下降。在较强的激发下，SDC的产额迅速下降。这种下降的原因是激光场的表面等离子体激元的变化率高，超过了负责SDC过程的零点波动率。所得到的结果可能有助于构造用于量子通信的微型纠缠光子源。
2016-09-27 physics.optics quant-ph
Quantum Electrodynamics near a Huttner-Barnett dielectric
我们建立了宏观可极化介质存在下的量子电动力学的一致性理论。我们使用的色散和吸收的电介质的Huttner-Barnett模型和制定的理论相互作用的量子场。我们整合出阻尼极化激元通过使用图解技术，并找到一个精确的表达式的位移场（光子）传播子中存在的色散和吸收的介质半空间。这开辟了一条新的路线，可追溯的微扰计算相同的自由空间量子电动力学。作为一个工作通过的例子，我们考虑的中性原子与色散和吸收介质半空间的相互作用。为此，我们使用原子偶极矩到电磁位移场的多极耦合$\boldsymbolμ\cdot\mathbf{D}$。我们应用新发展的形式主义计算单圈修正原子电子传播子，并找到能级移动和自发衰变率的变化接近吸收介质镜的中性原子。
2012-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Cooperative spontaneous decay of local excitation in a dense and disordered ensemble of point-like impurity atoms near a charged conductive surface
基于量子微观理论，研究了位于带电导电表面附近的点状杂质原子密集无序系综中激发态原子的自发衰变过程。分析了导电表面附近场模空间结构的改变和电场对原子间偶极偶极相互作用特性的影响。这导致了系综内激发态原子跃迁谱的修正和自发衰变动力学。我们已经证明了电场改变了合作兰姆位移，以及亚辐射和超辐射衰变的特征。
2019-04-21 physics.atom-ph quant-ph
Optical instabilities and spontaneous light emission by polarizable moving matter
光场和物质耦合的最不寻常的表现之一是带电粒子通过电介质发射光：瓦维洛夫-切伦科夫效应。本文从理论上预测了中性快极化粒子在支持表面等离子体激元的金属表面附近运动时可能会观察到相关现象。相当戏剧性的是，发现在某个临界速度下，即使初始光场非常小，系统也可能变得不稳定，并且可能开始自发发光，使得在某个初始时间窗口中，光场随时间呈指数增长。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
