論文の概要: Shape-Dependence of Spontaneous Photon Emission by Quantum Electron
Wavepackets and the QED Origin of Bunched Electron Beam Superradiance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.05978v1
- Date: Thu, 11 Jan 2024 15:24:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-12 13:58:10.833663
- Title: Shape-Dependence of Spontaneous Photon Emission by Quantum Electron
Wavepackets and the QED Origin of Bunched Electron Beam Superradiance
- Title（参考訳）: 量子電子波束による自然光子放出の形状依存性と結合電子ビーム超放射能のQED起源
- Authors: Bin Zhang, Reuven Ianconescu, Aharon Friedman, Jacob Scheuer, Mikhail
Tokman, Yiming Pan, Avraham Gover
- Abstract要約: 放射された光子の量子状態は古典的ではなく、QEW形状に依存していることを示す。
この非古典性は、光子密度行列の形状依存的な外対角項に由来する。
その結果, 変調密度QEWsビームの場合, 変調密度QEWsによって放出される光子状態の対角線外項の位相が重み付きビーム超放射能のハービンガーであることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6285435061281421
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: It has been shown that the spontaneous emission rate of photons by free
electrons, unlike stimulated emission, is independent of the shape or
modulation of the quantum electron wavefunction (QEW). Nevertheless, here we
show that the quantum state of the emitted photons is non-classical and does
depend on the QEW shape. This non-classicality originates from the shape
dependent off-diagonal terms of the photon density matrix. This is manifested
in the Wigner distribution function and would be observable experimentally
through Homodyne detection techniques as a squeezing effect. Considering a
scheme of electrons interaction with a single microcavity mode, we present a
QED formulation of spontaneous emission by multiple modulated QEWs through a
build-up process. Our findings indicate that in the case of a density modulated
QEWs beam, the phase of the off-diagonal terms of the photon state emitted by
the modulated QEWs is the harbinger of bunched beam superradiance, where the
spontaneous emission is proportional to N_e^2. This observation offers a
potential for enhancement of other quantum electron interactions with quantum
systems by a modulated QEWs beam carrying coherence and quantum properties of
the modulation.
- Abstract（参考訳）: 自由電子による光子の自発放出速度は、励起放出とは異なり、量子電子波動関数(QEW)の形状や変調には依存していないことが示されている。
しかし、ここでは放出された光子の量子状態が非古典的であり、qew形状に依存することを示す。
この非古典性は、光子密度行列の形状依存オフ対角項に由来する。
これはウィグナー分布関数に現れ、ホモダイン検出法をスクイーズ効果として実験的に観測できる。
単一マイクロキャビティモードと電子相互作用のスキームを考えると、ビルドアッププロセスを通じて複数の変調QEWによる自然放出のQED式を示す。
その結果, 密度変調QEWsビームの場合, 変調QEWsによって放出される光子状態の対角線外項の位相は, N_e^2に比例する重み付きビーム超放射能のハービンジャーであることが示唆された。
この観測は、コヒーレンスと変調の量子特性を持つ変調qewsビームによって量子系と他の量子電子相互作用を増強する可能性を与える。
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