論文の概要: Collective Radiative Interactions in the Discrete Truncated Wigner Approximation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19829v3
• Date: Mon, 13 Nov 2023 13:42:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-14 21:41:50.066131
• Title: Collective Radiative Interactions in the Discrete Truncated Wigner Approximation
• Title（参考訳）: 離散切断ウィグナー近似における集団放射相互作用
• Authors: Christopher D. Mink and Michael Fleischhauer
• Abstract要約: サブ波長間隔での原子配列の超輝度は、かなりの関心を取り戻している。 この問題に対する半古典的なアプローチを開発し、相互作用するスピンのコヒーレントで散逸的な多体ダイナミクスを記述する。 小さなアレイの場合、正確なシミュレーションと2階累積展開と比較する。 空間的に拡張された3次元コヒーレントに駆動された気体の放射特性を調べた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Interfaces of light and matter serve as a platform for exciting many-body physics and photonic quantum technologies. Due to the recent experimental realization of atomic arrays at sub-wavelength spacings, collective interaction effects such as superradiance have regained substantial interest. Their analytical and numerical treatment is however quite challenging. Here we develop a semiclassical approach to this problem that allows to describe the coherent and dissipative many-body dynamics of interacting spins while taking into account lowest-order quantum fluctuations. For this purpose we extend the discrete truncated Wigner approximation, originally developed for unitarily coupled spins, to include collective, dissipative spin processes by means of truncated correspondence rules. This maps the dynamics of the atomic ensemble onto a set of semiclassical, numerically inexpensive stochastic differential equations. We benchmark our method with exact results for the case of Dicke decay, which shows excellent agreement. For small arrays we compare to exact simulations and a second order cumulant expansion, again showing good agreement at early times and at moderate to strong driving. We conclude by studying the radiative properties of a spatially extended three-dimensional, coherently driven gas and compare the coherence of the emitted light to experimental results.
• Abstract（参考訳）: 光と物質の界面は、エキサイティングな多体物理学とフォトニック量子技術のためのプラットフォームとして機能する。 サブ波長間隔での原子配列の実験的実現により、スーパーラジアンスのような集団的な相互作用効果が大きな関心を集めている。 しかし、その分析と数値処理は非常に困難である。 ここでは、相互作用スピンのコヒーレントかつ散逸的多体ダイナミクスを、最低次量子揺らぎを考慮しながら記述できる、この問題に対する半古典的アプローチを展開する。 この目的のために、離散切断ウィグナー近似(離散切断ウィグナー近似、英: discrete truncated wigner approximation)は、もともとユニタリ結合スピンのために開発されたもので、切断された対応規則によって集団的、散逸的なスピン過程を含む。 これは原子アンサンブルの力学を半古典的で数値的に安価な確率微分方程式の集合にマッピングする。 提案手法をディック崩壊の場合の正確な結果でベンチマークし,良好な一致を示した。 小さな配列では、正確なシミュレーションと2次累積展開を比較し、早い段階でも中程度から強い運転でも良い一致を示します。 最後に,空間的に拡張された3次元コヒーレント駆動気体の放射特性を調べ,放射光のコヒーレンスを実験結果と比較する。

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