論文の概要: A theory of local photons with applications in quantum field theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04706v1
- Date: Wed, 8 Mar 2023 16:47:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 13:08:50.429807
- Title: A theory of local photons with applications in quantum field theory
- Title（参考訳）: 局所光子の理論と場の量子論への応用
- Authors: Daniel R. E. Hodgson
- Abstract要約: 量子光学では、電磁場、光子の基本エネルギー量子を単色波で記述することが普通である。
1次元と3次元の両方で、完全に局所化された量子の観点で自由なEM場を定量化する。
ここでは、標準量子化方式とは異なり、本手法は局所化フォトニック波パケットの因果伝播を予測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In quantum optics it is usual to describe the basic energy quanta of the
electromagnetic (EM) field, photons, in terms of monochromatic waves which have
a definite energy and momentum, and satisfy bosonic commutation relations.
Taking this approach, however, leads to several no-go theorems regarding the
localisability and superluminal propagation of single photons. Unfortunately,
without a local quantum description of the EM field it becomes difficult to
describe the specific dynamics of light in the presence of local interactions
or local boundary conditions.
In this thesis we take an alternative approach and quantise the free EM field
in both one and three dimensions in terms of quanta that are perfectly
localised and propagate at the speed of light without dispersion. Our approach
has two characteristics that allow it to overcome earlier no-go theorems.
Firstly, we make a clear distinction between particles, which can always be
localised, and the electric and magnetic fields, which cannot; and secondly, we
remove the lower bound on the Hamiltonian, thereby introducing
negative-frequency photons from basic principles.
Afterwards we test our quantisation scheme by studying the propagation of
light in a linear optics experiment analogous to that studied in Fermi's
two-atom problem. Here we show that, unlike standard quantisation schemes, our
approach predicts the causal propagation of localised photonic wave packets. We
also use our theory to provide a new perspective on the Casimir effect in both
one and three dimensions. In this part of the thesis we predict an attractive
force between two highly-reflecting metallic plates without having to invoke
regularisation procedures.
- Abstract（参考訳）: 量子光学では、電磁場(em)の光子の基本エネルギー量子論を、一定のエネルギーと運動量を持つ単色波を用いて記述し、ボソニックな可換関係を満足することが一般的である。
しかしこのアプローチを採用すると、単一光子の局所性および超光伝播に関するいくつかのノーゴー定理が導かれる。
残念なことに、em場の局所量子記述がなければ、局所相互作用や局所境界条件の存在下での光の特定のダイナミクスを記述することは困難になる。
本論文では,1次元と3次元の両方における自由em場を,完全に局所化され,分散することなく光速で伝播する量子量の観点から定量化する。
我々のアプローチには、初期のノーゴー定理を克服できる2つの特性がある。
第一に、常に局所化できる粒子と、不可能な電場と磁場を明確に区別し、第二に、ハミルトニアン上の下界を取り除き、基本原理から負周波光子を導入する。
その後、フェルミの2原子問題に類似した線形光学実験において、光の伝播を研究して量子化スキームをテストする。
本稿では,標準量子化スキームとは異なり,局所化フォトニックウェーブパケットの因果伝播を予測する手法を提案する。
また、この理論を用いて1次元と3次元の両方におけるカシミール効果の新しい視点を与える。
論文のこの部分では、正規化手順を起動することなく、2つの高反射性金属板間の魅力的な力を予測する。
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