相对论性光-物质相互作用的链映射方法

相对论性光-物质相互作用的链映射方法

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罗伯特·H·琼森1,2 和约翰内斯·克诺泽3

1Max-Planck-Institut für Quantenoptik,Hans-Kopfermann-Str。 1, 85748 Garching, 德国
2Nordita,斯德哥尔摩大学和 KTH 皇家理工学院,Hannes Alfvéns väg 12, SE-106 91 斯德哥尔摩,瑞典
3苏黎世联邦理工学院理论研究所,8092 苏黎世,瑞士

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抽象

局域发射器和量子场之间的相互作用,无论是在相对论设置中还是在超强耦合的情况下,都需要除旋转波近似之外的非微扰方法。在这项工作中,我们采用链映射方法来实现局域发射器和标量量子场之间相互作用的数值精确处理。我们将这些方法的应用范围扩展到发射器可观测量之外,并将其应用于研究现场可观测量。我们首先概述链映射方法及其物理解释,并讨论与热场状态耦合的系统的热双结构。将发射器建模为 Unruh-DeWitt 粒子探测器,然后我们计算与场强耦合的探测器发射的能量密度。作为该方法潜力的刺激演示,我们计算了安鲁效应中加速探测器发出的辐射,这与我们讨论的热双结构密切相关。我们评论该方法的前景和挑战。

[嵌入的内容]

即使使用先进的数值方法,与环境强烈耦合的量子系统通常也难以处理。许多这样的开放量子系统可以通过感兴趣的系统和独立的谐波浴模式之间的线性耦合来建模。
本文研究了此类理论模型,并探索了计算方法来研究局域发射器与量子场之间的相互作用,特别是在相对论和超强耦合场景中。利用所谓的链映射技术,可以对问题进行精确的数值处理。该论文通过将这些方法扩展到发射器和场可观测值,推进了光与物质相互作用的计算技术。作为一个有趣的演示,计算了安鲁效应中加速粒子探测器发出的辐射。
在数值研究结果中,可以仔细监控链映射的数值实现所引入的误差。这有助于为研究相对论量子信息和量子光学中的强耦合机制提供丰富的数值工具箱。

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