論文の概要: Collective Superradiance: Estimating the Peak Emission Rate and Time

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.09985v1
• Date: Mon, 14 Apr 2025 08:51:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-15 16:48:57.355284
• Title: Collective Superradiance: Estimating the Peak Emission Rate and Time
• Title（参考訳）: 集団超放射:ピーク放出速度と時間の推定
• Authors: Raphael Holzinger, Susanne Yelin,
• Abstract要約: 我々は,初期完全励起量子エミッタアンサンブルのピーク放出速度と時間を評価するための,コンパクトで解析的な式を提案する。 これらの公式は、実対称$N×N$行列の固有値の分散にのみ依存する。 本研究では, 自由空間, 固体, 導波路貯水池など, 様々な環境におけるこれらの結果の汎用性を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Determining the peak photon emission time and rate for an ensemble of $N$ quantum systems undergoing collective superradiant decay typically requires tracking the time evolution of the density operator, a process with computational costs scaling exponentially with $N$. We present compact, analytic formulas for evaluating the peak emission rate and time for initially fully excited quantum emitter ensembles, valid for any geometric configuration and emitter type. These formulas rely solely on the variance of the eigenvalues of a real symmetric $N \times N$ matrix, which describes collective dissipation. We demonstrate the versatility of these results across various environments, including free space, solid-state, and waveguide reservoirs. For large $N$ the formulas simplify further to depend on just two parameters: average nearest-neighbor spacing and emitter number. Finally, we present scaling laws and bounds on the spatial size of emitter ensembles, such that superradiance is maintained, independent of emitter number or density.
• Abstract（参考訳）: 集団超放射能崩壊中の量子系におけるピーク光子放出時間とレートを決定するには、通常、密度演算子の時間発展を追跡する必要がある。 我々は, 初期完全励起量子エミッタアンサンブルのピークエミッタ速度と時間を評価するための, コンパクトで解析的な式を提案し, 任意の幾何学的構成とエミッタタイプに有効である。 これらの公式は、実際の対称な$N \times N$行列の固有値の分散にのみ依存する。 本研究では, 自由空間, 固体, 導波路貯水池など, 様々な環境におけるこれらの結果の汎用性を実証する。 大きな$N$の場合、式はさらに2つのパラメータ(平均最寄りの間隔とエミッター数)に依存するように単純化される。 最後に,エミッタ数や密度によらず,超放射が維持されるようなエミッタアンサンブルの空間サイズに関するスケーリング法則と境界を示す。

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