論文の概要: Atom-Field-Medium Interactions I: Graded Influence Actions for $N$ Harmonic Atoms in a Dielectric-Altered Quantum Field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03580v1
• Date: Wed, 7 Aug 2024 06:33:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-08 13:43:46.289280
• Title: Atom-Field-Medium Interactions I: Graded Influence Actions for $N$ Harmonic Atoms in a Dielectric-Altered Quantum Field
• Title（参考訳）: Atom-Field-Medium相互作用 I:誘電体量子場における$N$高調波原子の傾斜効果
• Authors: Jen-Tsung Hsiang, Bei-Lok Hu,
• Abstract要約: 我々は、連続するサブ層が関心の変数のダイナミクスに与える影響を考慮し、グレードドドインフルエンスアクションフォーマリズム citeBehHu10,BH11 を開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This series of papers has two broader aims: 1) Construct a theory for multi-partite open quantum systems comprising several layers of structure with self-consistent back-actions. Develop the graded influence action formalism \cite{BehHu10,BH11} to account for the influences of successive sub-layers on the dynamics of the variables of interest. 2) Apply these methods to the study of atom-field-medium interactions and highlight their merits over conventional methods. We consider a system of $N$ harmonic oscillators, modeling the internal degrees of freedom (idf) of $N$ neutral atoms (A), interacting with a quantum field (F), scalar here, for simplicity, altered by the presence of a dielectric medium (M). In this paper we use the coarse-grained and stochastic effective actions in the influence functional formalism to derive the stochastic equations for the reduced density matrices of the dynamical variables in the successive layers of structure. The word `graded' refers to the specific ordering of the coarse-graining procedures. Three layers of coarse-graining are performed, firstly, integrating over the common bath of the dielectric oscillators results not only in the appearance of necessary dissipative properties of the dielectric but also essential nuanced features such as nonMarkovian spatial correlations in the dielectric. Secondly, integrating over the medium variables as a whole results in a dielectric-modified quantum field, the influence of the medium on the quantum field manifesting through a frequency-dependent permittivity function. Finally, integrating over this dielectric-altered quantum field which interacts with the idfs of the atoms yields an influence action. From it we obtain the stochastic equation of motion which describes the nonequilibrium stochastic dynamics of the idf of the atoms interacting with a dielectric medium-modified quantum field.
• Abstract（参考訳）: この一連の論文には2つの大きな目的がある。 1) 自己整合なバックアクションを持つ複数の構造の層からなる多部開量子系の理論を構築する。 次数的影響作用形式論 ( graded influence action formalism) \cite{BehHu10,BH11} を開発し、連続的なサブ層が興味のある変数の力学に与える影響を考慮に入れた。 2) これらの手法を原子-フィールド-ナトリウム相互作用の研究に適用し, 従来の方法に対するメリットを強調した。 我々は、$N$調和振動子の系を考え、$N$中性原子(A)の内部自由度(idf)をモデル化し、量子場(F)と相互作用し、単純のため、誘電体媒体(M)の存在によって変化する。 本稿では, 連続する構造層における動的変数の密度行列の減少に対する確率方程式を導出するために, 影響関数形式論における粗粒度および確率的有効作用を用いる。 グレード(graded)とは、粗いグレーニング手順の特定の順序をいう。 まず、誘電体発振器の共沸浴に結合する3つの粗粒化処理を行い、誘電体の放散特性だけでなく、誘電体の非マルコフ的空間相関のような必須なニュアンス的特徴を出現させる。 第二に、媒質変数を全体として統合することにより、誘電体修飾量子場、すなわち周波数依存の誘電関数を通して現れる量子場に対する媒質の影響が生じる。 最後に、原子のidfと相互作用するこの誘電体の量子場を積分すると、影響作用が生じる。 そこから、誘電体中変調量子場と相互作用する原子のidfの非平衡確率力学を記述する確率方程式を得る。

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