論文の概要: Quantum optical scattering by macroscopic lossy objects: A general approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18543v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 17:44:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 15:26:03.205365
• Title: Quantum optical scattering by macroscopic lossy objects: A general approach
• Title（参考訳）: 微視的損失物体による量子光学散乱--一般アプローチ
• Authors: Alessandro Ciattoni,
• Abstract要約: 真空中に置かれた損失の大きいマクロな物体によって量子光の散乱を記述するための一般的な手法を開発する。 入力出力関係を利用してフィールドの出力状態を入力1に接続する。 古典的な透過・吸収ダイアディクスがS-ポラリトンからS-ポラリトンへの遷移に与える影響を解析した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.2480439325792
• License:
• Abstract: We develop a general approach to describe the scattering of quantum light by a lossy macroscopic object placed in vacuum with no restrictions on both its dispersive optical response and its spatially inhomogeneous composition. Our analysis is based on the modified Langevin noise formalism, a recently introduced version of macroscopic quantum electrodynamics where scattering (s) modes are explicitly separated from electric (e) and magnetic (m) medium excitations; accordingly the formalism involves three kinds of non-interacting boson polaritons such that, in the lossless limit, s-polaritons reduce to standard photons whereas e- and m-polaritons disappear. We analytically derive the input-output unitary relation joining the boson operators of the ingoing and outgoing polaritons, a nontrivial result hinging upon original relations which comprehensively describe the transmission-emission-absorption interplay pertaining the classical radiation scattering, relations we here deduce by resorting to the dyadic Green's function properties. Besides we exploit the input-output relation to connect the output state of the field to the input one, this unveiling the role played by various classical electromagnetic dyadics in quantum optical scattering. We specialize the discussion to the most common situation where the object is initially not electromagnetically excited, with the ingoing electromagnetic state only containing s-polaritons, and we analyze the impact of the classical transmission and absorption dyadics on the transitions from ingoing to outgoing s-polariton and on the creation of outgoing e- and m-polaritons, respectively. Since the scattered radiation is collected in the far-field and the object is usually left unmeasured, we analytically derive the reduced density operator of the outgoing s-polaritons.
• Abstract（参考訳）: 真空中に置かれた損失の大きいマクロスコープ物体による量子光の散乱を、その分散光学応答と空間的不均一な組成の両方に制限することなく記述する一般手法を開発した。 我々の分析は、近年導入されたLangevinノイズフォーマリズムに基づいており、散乱(s)モードが電気(e)モードと磁気(m)媒体の励起から明確に分離されている。 我々は、古典的放射散乱に関する伝達-放出-吸収相互作用を包括的に記述した元の関係に基づく非自明な結果である、入射偏光子と出射偏光子のボソン作用素と結合する入出力ユニタリ関係を解析的に導出した。 さらに、入力出力関係を利用してフィールドの出力状態を入力1に接続し、量子光学散乱において様々な古典的電磁ダイアディクスが果たす役割を明らかにする。 我々は、物体が電磁的に励起されない最も一般的な状況において、s-ポラリトンのみを含む電磁状態であり、古典的な透過と吸収ダイアディクスがs-ポラリトンから外部への遷移およびe-ポラリトンとm-ポラリトンの生成に与える影響を分析する。 散乱放射は遠方界で収集され、通常対象物は無測定のまま残されるので、我々は、出射するs-偏光子の密度演算子を解析的に導出する。

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