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2018-05-09 12:57 |
中科院理論物理所等在超強耦合的少光子散射理論研究中取得進展
低維波導量子電動力學系統(tǒng)中光與物質(zhì)的強相互作用是近年來量子光學領(lǐng)域的一個重要方向。中國科學院理論物理研究所副研究員石弢與其合作者系統(tǒng)研究了在低維波導系統(tǒng)中與量子發(fā)射子具有強相互作用的少光子散射問題。他們通過散射理論的解析計算和密度矩陣重整化群的數(shù)值計算給出了光子輸運性質(zhì)（光子的透射率與反射率）以及量子發(fā)射子的自發(fā)輻射性質(zhì)。相關(guān)結(jié)果已發(fā)表于《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett. 120, 153602 (2018)）上。 L3 G \
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低維波導中光與單個二能級量子發(fā)射子的相互作用是由spin-boson模型刻畫，這里這個二能級系統(tǒng)可以理解為一個雜質(zhì)自旋，而波導中的光子由玻色子熱庫描述。它不僅是量子光學中的基本模型，也等價于凝聚態(tài)物理中重要的雜質(zhì)問題（Kondo模型）。這個模型在歷史上已經(jīng)被人們利用不同的方法廣泛研究，其中包含數(shù)值重整化群以及密度矩陣重整化群等數(shù)值方法和基于變分原理的解析方法。 R,9[hNHWGs
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近年來，隨著低維納米光子學的發(fā)展，超強耦合的spin-boson模型中光子散射問題引起了人們廣泛的興趣。低維光子系統(tǒng)的主要特點是利用壓低維度來實現(xiàn)強的光子原子相互作用從而實現(xiàn)單光子非線性，同時也可以利用波導中傳播的光子誘導長程的原子間相互作用。為了這個目的，首先需要理解在超強耦合區(qū)域光子如何被單個二能級原子散射。最近，這個超強耦合的spin-boson系統(tǒng)在超導量子電動力學系統(tǒng)中得以實現(xiàn)，并且超導傳輸線中的共振熒光譜也已經(jīng)被實驗測量。因此，人們希望發(fā)展一套系統(tǒng)的方法來精確地預言光子在強耦合區(qū)域的散射性質(zhì)。但是已知的數(shù)值方法，例如數(shù)值重整化群和密度矩陣重整化群等方法，局限于處理諸如散射等長時間演化等問題，并且會消耗大量的計算資源。 r
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