論文の概要: Superradiance of non-interacting atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.14646v1
• Date: Wed, 29 Jun 2022 13:39:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-07 07:27:19.230545
• Title: Superradiance of non-interacting atoms
• Title（参考訳）: 非相互作用原子の超輝度
• Authors: M. Bojer, J. von Zanthier
• Abstract要約: 遷移波長以下で分離された2レベル原子は、短時間のバーストで協調的に光を発する。 バーストは、原子数$N$の2乗の最大強度スケーリングによって特徴づけられる。 この場合、原子の量子相関が条件光子測定によって生成される場合、放射される放射の同様の超放射能バーストが観測される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fully-excited two-level atoms separated by less than the transition wavelength cooperatively emit light in a short burst, a phenomenon called superradiance by R. Dicke in 1954. The burst is characterized by a maximum intensity scaling with the square of the number of atoms $N$ and a temporal width reduced by $N$ compared to the single atom spontaneous decay time. Both effects are usually attributed to a synchronization of the electric dipole moments of the atoms occurring during the process of light emission. Contrary to this explanation, it was recently shown by use of a quantum path description that the peak intensity results from the quantum correlations among the atoms when occupying symmetric Dicke states. Here we investigate from this perspective the temporal evolution of the ensemble, starting in the small sample limit, i.e., when the atoms have mutual separations much smaller than the transition wavelength $\lambda$ and pass down the ladder of symmetric Dicke states. In addition, we explore the temporal evolution for the case of non-interacting atoms with mutual separations much larger than $\lambda$. We show that in this case a similar superradiant burst of the emitted radiation is observed if the quantum correlations of the atoms are generated by conditional photon measurements retaining the atomic ensemble within or close to the symmetric subspace.
• Abstract（参考訳）: 完全に励起された2レベル原子は遷移波長以下で分離され、1954年にR・ディックによる超放射現象と呼ばれる短いバーストで光を放射する。 バーストは、1つの原子の自発的崩壊時間と比較して、原子数$n$の2乗と時間幅が$n$の2乗の最大強度スケーリングによって特徴づけられる。 どちらの効果も通常、発光の過程で起こる原子の電気双極子モーメントの同期によって引き起こされる。 この説明とは対照的に、近年の量子パスの記述により、ピーク強度は対称ディック状態を占める原子間の量子相関から生じることが示されている。 ここで、この観点から、アンサンブルの時間的発展、すなわち、原子が遷移波長$\lambda$よりはるかに小さい相互分離を持ち、対称ディッケ状態のラダーを渡す場合の、小さなサンプル限界から始まる。 さらに、相互分離が$\lambda$よりはるかに大きい非相互作用原子の場合の時間発展についても検討する。 この場合、放射された放射の同様の超放射能バーストは、原子の量子相関が対称部分空間内または近傍に原子アンサンブルを保持する条件光子測定によって生成される場合に観測される。

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