論文の概要: Dicke superradiance requires interactions beyond nearest-neighbors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.00668v1
- Date: Tue, 1 Nov 2022 18:01:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-20 19:29:28.891054
- Title: Dicke superradiance requires interactions beyond nearest-neighbors
- Title（参考訳）: ディック超放射能は近傍近傍の相互作用を必要とする
- Authors: Wai-Keong Mok, Ana Asenjo-Garcia, Tze Chien Sum, Leong-Chuan Kwek
- Abstract要約: 超放射能バーストは、エミッター間の長距離相互作用を持つ系でよく見られる。
すべての次元において最近傍の相互作用しか持たない任意の順序列に対して、超ラジアントバーストの条件は密度行列の正の値に反することを示す。
我々の発見は、多体量子系における集団崩壊の理解に重要な物理的洞察を与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Photon-mediated interactions within an excited ensemble of emitters can
result in Dicke superradiance, where the emission rate is greatly enhanced,
manifesting as a high-intensity burst at short times. The superradiant burst is
most commonly observed in systems with long-range interactions between the
emitters, although the minimal interaction range remains unknown. Here, we
prove that for an arbitrary ordered array with only nearest-neighbor
interactions in all dimensions, the condition for a superradiant burst violates
the positivity of the density matrix and is thus not physically observable. We
show that Dicke superradiance requires minimally the inclusion of
next-nearest-neighbor interactions. For exponentially decaying interactions,
the critical coupling is found to be asymptotically independent of the number
of emitters in all dimensions, thereby defining the threshold interaction range
where the collective enhancement balances out the decoherence effects. Our
findings provide key physical insights to the understanding of collective decay
in many-body quantum systems, and the designing of superradiant emission in
physical systems for applications such as energy harvesting and quantum
sensing.
- Abstract（参考訳）: 光子を媒介とするエミッタの励起アンサンブル内の相互作用はディック超放射能を生じさせ、発光速度は大幅に向上し、短時間で高強度バーストとして現れる。
超ラジアントバーストは、エミッター間の長距離相互作用を持つ系で一般的に観測されるが、最小相互作用範囲は未知である。
ここで、全ての次元において最も近接な相互作用しか持たない任意の順序配列に対して、超ラジアントバーストの条件は密度行列の正則性に反し、物理的に観測できないことを証明する。
ディック超放射能は、次のアネレスト-隣の相互作用を最小限に含める必要があることを示す。
指数関数的に崩壊する相互作用では、臨界カップリングは全ての次元のエミッターの数とは漸近的に独立しており、その結果、集合的な強化がデコヒーレンス効果とバランスをとるしきい値相互作用範囲を定義する。
本研究は,多体量子系における集団崩壊の理解と,エネルギー収穫や量子センシングなどの応用のための物理系における超ラジアント放出の設計に関する重要な物理知見を提供する。
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