論文の概要: Quantum Origin of Classical Background Fields from Coherent States: A First-Principles Formulation in QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.21122v1
• Date: Wed, 24 Dec 2025 11:49:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-25 19:43:21.76992
• Title: Quantum Origin of Classical Background Fields from Coherent States: A First-Principles Formulation in QED
• Title（参考訳）: コヒーレント状態からの古典的背景場の量子起源:QEDにおける第一原理の定式化
• Authors: Keita Seto,
• Abstract要約: 量子電磁力学における古典的背景場の量子起源を明らかにする第一原理の定式化について述べる。 本研究では,コヒーレント状態間の散乱振幅が,背景場の観点から効果的に説明できることを示す。 さらに,所定バックグラウンドフィールドを持つ従来の生成関数が,制限ケースとしてどのように現れるかを示す。
• 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: Classical background electromagnetic fields are routinely employed in quantum electrodynamics to describe a wide range of physical situations, from laser-matter interactions to strong-field phenomena. In this work, we present a first-principles formulation that clarifies the quantum origin of such classical background fields in QED by systematically deriving them from coherent states of the electromagnetic field. Abstract Starting from the operator formulation of QED, we show how scattering amplitudes between coherent states naturally lead to an effective description in terms of background fields, while maintaining a clear separation between the coherent laser mode and other quantized photon degrees of freedom. This framework allows one to consistently incorporate effects beyond the fixed background approximation, such as depletion and backreaction, without assuming any particular field strength or intensity regime. Abstract We further demonstrate how the conventional generating functional with a prescribed background field emerges as a limiting case, corresponding to fixed coherent state boundary conditions. The path integral representation is then obtained as a reformulation of the same underlying Heisenberg picture amplitudes, providing a unified view of operator-based and functional approaches. Abstract Our results establish a general and intensity-independent foundation for QED with coherent background fields, within which the standard formulations of strong-field QED arise as well-defined special cases.
• Abstract（参考訳）: 古典的背景電磁場は、レーザー・マター相互作用から強磁場現象に至るまで、幅広い物理的状況を記述するために、量子電磁力学において日常的に用いられる。 本研究では、電磁場のコヒーレント状態からそれらを体系的に導出することにより、QEDにおける古典的背景場の量子的起源を明らかにする第1原理の定式化を提案する。 QEDの演算子定式化から始め、コヒーレント状態間の散乱振幅が、コヒーレントレーザーモードと他の量子化光子自由度との明確な分離を維持しながら、背景場の観点から効果的に説明できることを示す。 この枠組みは、特定のフィールド強度や強度のレギュレーションを仮定することなく、消耗やバックリアクションのような固定された背景近似を超えた効果を一貫して組み込むことができる。 要約 固定されたコヒーレント状態境界条件に対応して、所定の背景場を持つ従来の生成関数が制限ケースとしてどのように出現するかをさらに示す。 経路積分表現は、同じ基礎となるハイゼンベルク像振幅の再構成として得られ、作用素ベースおよび関数的アプローチの統一的なビューを提供する。 要約 我々の結果は, 強磁場QEDの標準定式化が適切に定義された特別な場合において生じる, コヒーレントな背景場を持つQEDの一般的かつ強度に依存しない基礎を確立した。

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