論文の概要: Beyond Dicke superradiance: Universal scaling of the peak emission rate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.12649v1
• Date: Sat, 14 Jun 2025 22:32:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:46.605103
• Title: Beyond Dicke superradiance: Universal scaling of the peak emission rate
• Title（参考訳）: ディック超放射能を超えて--ピーク放射率の普遍的スケーリング
• Authors: Raphael Holzinger, Susanne F. Yelin,
• Abstract要約: 量子光学において、超放射能(英: superradiance)とは、集団崩壊中にN$完全励起量子エミッタ系が強い光を放射する現象である。 超放射能崩壊を受ける完全励起量子エミッタ系のピーク光子放出速度について解析的にコンパクトで計算が容易な式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In quantum optics, superradiance is a phenomenon in which a system of $N$ fully excited quantum emitters radiate intense flashes of light during collective decay. However, computing its peak intensity for many spatially separated emitters remained challenging due to the exponential growth of the underlying Hilbert space with system size $N$. Derived from exact numerics, we present an analytically compact and easily computable formula for the peak photon emission rate of fully excited quantum emitter systems undergoing superradiant decay. The result applies to emitter configurations in any geometry and reveals a universal behavior: spatially extended quantum systems have a geometry-dependent optimal emitter number and always reach a peak photon emission rate that increases only linearly with $N$. Our results encompass quantum systems ranging from cold atomic gases and neutral-atom arrays to molecular aggregates and solid-state materials.
• Abstract（参考訳）: 量子光学において、超放射能(英: superradiance)とは、集団崩壊中にN$完全励起量子エミッタ系が強い光を放射する現象である。 しかし、多くの空間分離エミッタに対するピーク強度の計算は、システムサイズが$N$のヒルベルト空間の指数関数的な成長のため、依然として困難であった。 超放射能崩壊を受ける完全励起量子エミッタ系のピーク光子放出速度について解析的にコンパクトで計算が容易な式を提示する。 空間的に拡張された量子系は、幾何依存の最適エミッター数を持ち、常にピーク光子放出率に到達し、これは$N$で線形に増加する。 この結果は、低温の原子ガスや中性原子配列から分子集合体や固体物質まで幅広い量子系を包含する。

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