論文の概要: Direct derivation of the modified Langevin noise formalism from the canonical quantization of macroscopic electromagnetism

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.04336v1
• Date: Wed, 04 Mar 2026 17:53:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-05 21:29:15.437947
• Title: Direct derivation of the modified Langevin noise formalism from the canonical quantization of macroscopic electromagnetism
• Title（参考訳）: 電磁気の正準量子化による改良ランジュバンノイズ定式化の直接導出
• Authors: Alessandro Ciattoni,
• Abstract要約: 正準CQME場演算子の観点から偏光子演算子の正確な解析式を導出する。 我々は、シュルディンガー図形の正準理論からランゲヴィンノイズ形式主義を直接的かつ厳密に導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 51.56484100374058
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The modified Langevin noise formalism (MLNF) models the interaction of the quantized electromagnetic field with an arbitrary lossy magneto-dielectric object placed in vacuum using three types of non-interacting bosonic polaritons: scattering, electric, and magnetic. These respectively represent free-space photons scattered by the object, and photons radiated by quantized electric and magnetic dipolar sources embedded within its volume. Recently [A. Ciattoni, Phys. Rev. A 110, 013707 (2024)], this formalism was justified from the canonical quantization of macroscopic electromagnetism (CQME) [Philbin, New J. Phys. 12, 123008 (2010)] in the Heisenberg picture. This was achieved by identifying the polariton operators within the formal solution of the macroscopic Maxwell equations, assuming they obey bosonic commutation relations to retrieve the canonical ones, and showing they diagonalize the CQME Hamiltonian. However, the explicit functional dependence of these polaritons on the underlying canonical field operators remained undetermined. In this paper, we derive the exact analytical expressions for the polariton operators in terms of the canonical CQME field operators. Using these mappings, we provide a direct and rigorous derivation of the MLNF from the canonical theory in the Schrödinger picture. Our derivation is structured in three foundational steps: 1) adopting the derived analytical expressions as the constitutive definitions of the polariton operators; 2) mathematically proving that these operators are strictly bosonic as a direct consequence of the canonical commutation relations; and 3) demonstrating that they exactly diagonalize the macroscopic CQME Hamiltonian.
• Abstract（参考訳）: 改良Langevinノイズフォーマリズム(MLNF)は、散乱、電気、磁気の3種類の非相互作用ボソニック偏光子を用いて、量子化された電磁場と真空中に置かれた任意の損失の磁気誘電体との相互作用をモデル化する。 これらはそれぞれ、物体が散乱する自由空間光子と、その体積内に埋め込まれた量子化された電気および磁気双極子源によって放射される光子を表す。 近年の[A. Ciattoni, Phys. Rev. A 110, 013707 (2024)], この定式化は, ハイゼンベルク写真におけるCQME[Philbin, New J. Phys. 12, 123008 (2010)]の正準量子化から正当化された。 これは、マクロスコピック・マクスウェル方程式の形式解の中で偏光子作用素を同定し、ボソニックな可換関係に従えば正準方程式を回収し、CQMEハミルトニアンを対角化させることによって達成された。 しかし、これらの偏光子が下層の正準場作用素に明示的に依存していることは、未決定のままであった。 本稿では、正準CQME場演算子の観点から、偏光子演算子の正確な解析式を導出する。 これらの写像を用いて、シュレーディンガー図形の標準理論からMLNFの直接的かつ厳密な導出を提供する。 私たちの導出は3つの基本的なステップで構成されています。 1) 偏光子作用素の構成的定義として導出した解析式を採用すること。 2) 数学的にこれらの作用素が正準可換関係の直接的な帰結として厳密なボソニックであることを証明し, 3) マクロなCQMEハミルトニアンを正確に対角化することを示した。

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