論文の概要: Ab initio quantum models for thin-film x-ray cavity QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.13859v2
• Date: Thu, 25 Jun 2020 08:13:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-27 11:52:30.487857
• Title: Ab initio quantum models for thin-film x-ray cavity QED
• Title（参考訳）: 薄膜X線空洞QEDのAb initio量子モデル
• Authors: Dominik Lentrodt and Kilian P. Heeg and Christoph H. Keitel and J\"org Evers
• Abstract要約: 我々は、スペクトル的に狭いX線共鳴を持つ薄膜X線キャビティ量子力学に対する2つのアブイニシアト量子アプローチを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop two ab initio quantum approaches to thin-film x-ray cavity quantum electrodynamics with spectrally narrow x-ray resonances, such as those provided by M\"ossbauer nuclei. The first method is based on a few-mode description of the cavity, and promotes and extends existing phenomenological few-mode models to an ab initio theory. The second approach uses analytically-known Green's functions to model the system. The two approaches not only enable one to ab initio derive the effective few-level scheme representing the cavity and the nuclei in the low-excitation regime, but also provide a direct avenue for studies at higher excitation, involving non-linear or quantum phenomena. The ab initio character of our approaches further enables direct optimizations of the cavity structure and thus of the photonic environment of the nuclei, to tailor the effective quantum optical level scheme towards particular applications. To illustrate the power of the ab initio approaches, we extend the established quantum optical modeling to resonant cavity layers of arbitrary thickness, which is essential to achieve quantitative agreement for cavities used in recent experiments. Further, we consider multi-layer cavities featuring electromagnetically induced transparency, derive their quantum optical few-level systems ab initio, and identify the origin of discrepancies in the modeling found previously using phenomenological approaches as arising from cavity field gradients across the resonant layers.
• Abstract（参考訳）: 我々は、M\"ossbauer核によって提供されるようなスペクトル的に狭いX線共鳴を持つ薄膜X線空洞量子力学に対する2つのアブイニシアト量子アプローチを開発した。 最初の方法は空洞のいくつかのモード記述に基づいており、既存の現象学的少数モードモデルをab initio理論に促進し拡張する。 2つ目のアプローチは、解析的に知られたグリーン関数を使ってシステムをモデル化する。 この2つのアプローチは、低励起状態における空洞と核を表わす有効な数レベルスキームを省略できるだけでなく、非線形現象や量子現象を含む高励起の研究への直接的な道筋を提供する。 本手法のab initio特性により, キャビティ構造とフォトニック環境の直接的最適化が可能となり, 特定の応用に向けて有効な量子光学レベルスキームを調整できる。 ab initioアプローチのパワーを説明するために、確立された量子光学モデリングを任意の厚さの共振キャビティ層に拡張し、最近の実験で用いられるキャビティの量的一致を達成するのに不可欠である。 さらに, 電磁誘導透過性を有する多層キャビティについて検討し, その量子光学的少数レベル系ab initioを導出し, 共振層全体のキャビティ磁場勾配から生じる現象論的アプローチを用いて, 前述したモデリングにおける不一致の起源を同定する。

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