論文の概要: Gain-modified emission dynamics between two quantum emitters in a plasmonic gain cavity system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13610v1
- Date: Mon, 17 Mar 2025 18:02:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-19 14:14:34.498016
- Title: Gain-modified emission dynamics between two quantum emitters in a plasmonic gain cavity system
- Title（参考訳）: プラズモニックゲインキャビティ系における2つの量子エミッタ間のゲイン修飾放出ダイナミクス
- Authors: Becca VanDrunen, Juanjuan Ren, Sebastian Franke, Stephen Hughes,
- Abstract要約: 線形ゲイン媒体における2つの量子エミッタ(2レベルシステム)間のゲイン修飾放出ダイナミクスの理論について述べる。
我々は、損失のみ媒質中の2つのエミッタに現れる通常のレートをいかに利得が変更するかを明確に示すボルン・マルコフのマスター方程式を導出した。
改良された崩壊ダイナミクス,励起励起励起,および絡み合いエントロピーとスペクトル放出について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.785648159920035
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- Abstract: We present a general theory of gain-modified emission dynamics between two quantum emitters (two level systems) in a linear gain medium, demonstrating how gain modifies the usual radiative decay rates and inter-emitter coupling and decay rates, that are well known from purely lossy systems. We derive a Born-Markov master equation that shows explicitly how gain modifies the usual rates appearing for two emitters in a loss only medium, and introduces new gain terms. We then present Bloch equations in the bare state basis as well as a dressed-state basis (using superradiant and subradiant states). As an application of the theory, we show calculations for a fully three-dimensional metal dimer in a gain-compensated medium, containing two quantum emitters, and show explicit solutions in terms of the quasinormal modes, which easily allows one to obtain all the relevant decay rates. We study the modified decay dynamics, gain excited pumping, as well as the entanglement entropy and spectral emission. We also demonstrate how a breakdown of the weak excitation approximation in the presence of gain requires a careful treatment beyond a linear response, which yields non-trivial incoherent coupling terms that typically are not included in dipole-dipole coupling models or heuristic gain pumping models.
- Abstract（参考訳）: 線形利得媒質における2つの量子エミッタ (2レベルシステム) 間の利得変調放出ダイナミクスの一般論を示し, 純損失系からよく知られる通常の放射減衰率とエミッタ間カップリング, 崩壊速度をいかに変化させるかを示す。
我々は、損失のみ媒体に2つのエミッターに現れる通常のレートをいかに利得が変更するかを明確に示し、新しい利得項を導入するボルン・マルコフのマスター方程式を導出する。
次に、素状態基底と着飾った状態基底(超ラジアントおよび亜ラジアント状態を用いる)にブロッホ方程式を提示する。
この理論の応用として、2つの量子エミッタを含む利得補償媒質中の全3次元金属二量体を計算し、準正規モードの観点から明示的な解を示す。
改良された崩壊ダイナミクス,励起励起励起,および絡み合いエントロピーとスペクトル放出について検討した。
また、利得存在下での弱い励起近似の分解は、線形応答を超えて慎重に処理する必要があることを示し、これは通常双極子-双極子結合モデルやヒューリスティック利得ポンプモデルに含まれない非自明な不整合結合項をもたらす。
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