Kettenkartierungsmethoden für relativistische Licht-Materie-Wechselwirkungen

Kettenkartierungsmethoden für relativistische Licht-Materie-Wechselwirkungen

Zeitstempel: 30. Januar 2024, 8:55 Uhr
Quellknoten: 3089374

Robert H. Jonsson1,2 und Johannes Knörzer3

1Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Deutschland
2Nordita, Universität Stockholm und KTH Royal Institute of Technology, Hannes Alfvéns väg 12, SE-106 91 Stockholm, Schweden
3Institut für Theoretische Studien, ETH Zürich, 8092 Zürich, Schweiz

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Abstrakt

Die Wechselwirkung zwischen lokalisierten Emittern und Quantenfeldern, sowohl in relativistischen Umgebungen als auch im Fall ultrastarker Kopplungen, erfordert nichtstörungsbasierte Methoden, die über die Näherung rotierender Wellen hinausgehen. In dieser Arbeit verwenden wir Chain-Mapping-Methoden, um eine numerisch exakte Behandlung der Wechselwirkung zwischen einem lokalisierten Emitter und einem skalaren Quantenfeld zu erreichen. Wir erweitern den Anwendungsbereich dieser Methoden über Emitter-Observablen hinaus und wenden sie auf die Untersuchung von Feldobservablen an. Wir geben zunächst einen Überblick über Kettenkartierungsmethoden und ihre physikalische Interpretation und diskutieren die thermische Doppelkonstruktion für Systeme, die an thermische Feldzustände gekoppelt sind. Indem wir den Emitter als Unruh-DeWitt-Teilchendetektor modellieren, berechnen wir dann die Energiedichte, die von einem Detektor emittiert wird, der stark an das Feld koppelt. Als anregende Demonstration des Potenzials des Ansatzes berechnen wir die Strahlung, die von einem beschleunigten Detektor beim Unruh-Effekt emittiert wird, der eng mit der von uns diskutierten thermischen Doppelkonstruktion zusammenhängt. Wir kommentieren Perspektiven und Herausforderungen der Methode.

Ausgewähltes Bild: Schematischer Überblick über Stern-zu-Kette-Transformationen

[Eingebetteten Inhalt]

Populäre Zusammenfassung

Quantensysteme, die stark an ihre Umgebung gekoppelt sind, sind selbst mit fortgeschrittenen numerischen Methoden oft schwierig zu behandeln. Viele solcher offenen Quantensysteme können durch eine lineare Kopplung zwischen dem interessierenden System und unabhängigen harmonischen Badmoden modelliert werden.
Der Artikel untersucht diese Art von theoretischem Modell und erforscht rechnerische Methoden zur Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen lokalisierten Emittern und Quantenfeldern, insbesondere in relativistischen und ultrastarken Kopplungsszenarien. Mithilfe sogenannter Chain-Mapping-Techniken wird eine numerisch exakte Behandlung des Problems erreicht. In der Arbeit werden Berechnungstechniken für Licht-Materie-Wechselwirkungen weiterentwickelt, indem diese Methoden sowohl auf Emitter- als auch auf Feldobservable ausgeweitet werden. Als interessante Demonstration wird die von einem beschleunigten Teilchendetektor beim Unruh-Effekt emittierte Strahlung berechnet.
In den numerischen Ergebnissen können die Fehler, die durch numerische Implementierungen der Kettenzuordnung entstehen, sorgfältig überwacht werden. Dies trägt zu einem reichhaltigen numerischen Werkzeugkasten zur Untersuchung starker Kopplungsregime in der relativistischen Quanteninformation und Quantenoptik bei.

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Konnte nicht abrufen Crossref zitiert von Daten während des letzten Versuchs 2024-01-30 14:00:51: Von Crossref konnten keine zitierten Daten für 10.22331 / q-2024-01-30-1237 abgerufen werden. Dies ist normal, wenn der DOI kürzlich registriert wurde. Auf SAO / NASA ADS Es wurden keine Daten zum Zitieren von Werken gefunden (letzter Versuch 2024-01-30 14:00:52).

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