論文の概要: Full-Wave Green's-Function Modeling of Collective Single-Photon Emission in Non-Markovian Open-System QED with Finite-Bandwidth Compensation of Dispersive Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.31317v1
- Date: Tue, 30 Jun 2026 08:24:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-03 15:53:58.501893
- Title: Full-Wave Green's-Function Modeling of Collective Single-Photon Emission in Non-Markovian Open-System QED with Finite-Bandwidth Compensation of Dispersive Interactions
- Title（参考訳）: 分散相互作用の有限バンド幅補償を用いた非マルコフ開系QEDにおける集合単光子放出のフルウェーブグリーン-ファンクションモデリング
- Abstract要約: この研究は、複雑な電磁構造に埋め込まれた量子エミッタからの単一光子放射をモデル化するためのフルウェーブグリーンの関数フレームワークを示す。
スペクトル密度の有限帯域切断は、コヒーレント分散相互作用における系統的な偏差をもたらすことを示す。
ベンチマーク構成から有限要素法による3次元分散リング共振器構造に至るまでの数値例を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9646566418842428
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This work presents a full-wave Green's function framework for modeling collective and coherent single-photon emission from multiple quantum emitters embedded in complex electromagnetic structures. Starting from a transverse modal completeness relation of modified Langevin noise formalism, we derive a closed set of coupled equations for population dynamics and frequency-resolved field amplitudes in the single-excitation regime. Since the electromagnetic reservoir is not traced out at the level of the dynamical amplitudes, the emitted single-photon dynamics can be modeled within the same closed set of equations without Markovian approximation in open and dissipative environments. We demonstrate that finite-bandwidth truncation of the spectral density leads to systematic deviations in coherent dispersive interactions, even when dissipative rates appear converged. To restore causal consistency, we introduce a counter-term compensation scheme that restores the missing dispersive contributions without modifying the retained non-Markovian memory kernel. To validate the scheme and demonstrate the practicality of the proposed framework, we present numerical examples ranging from benchmark configurations to a three-dimensional dispersive ring-resonator structure via finite element method. These capabilities provide a practical route for rigorously incorporating full-wave electromagnetic simulations into non-Markovian multi-emitter quantum electrodynamics, enabling predictive modeling of collective emission, coherent energy exchange, and single-photon radiation in realistic open structures.
- Abstract（参考訳）: この研究は、複雑な電磁構造に埋め込まれた複数の量子エミッタからの集合およびコヒーレントな単一光子放射をモデル化するためのフルウェーブグリーンの関数フレームワークを示す。
修正ランジュバン雑音定式化の逆モーダル完全性関係から、単一励起系における集団力学と周波数分解場振幅の連結方程式の閉集合を導出する。
電磁貯留層は動的振幅のレベルでは追跡されないため、放出された単光子力学は開散環境においてマルコフ近似なしで同じ閉じた方程式の集合内でモデル化することができる。
スペクトル密度の有限帯域切断は、散逸速度が収束しているように見える場合でも、コヒーレントな分散相互作用において体系的な偏差をもたらすことを示した。
因果一貫性を回復するために,保持されている非マルコフメモリカーネルを変更することなく,損失分散コントリビューションを復元する対長補償方式を導入する。
提案手法を検証し,提案手法の実用性を示すために,ベンチマーク構成から有限要素法による3次元分散リング共振器構造に至るまでの数値例を示す。
これらの能力は、非マルコフのマルチエミッター量子力学にフルウェーブ電磁シミュレーションを厳格に組み込むための実用的な経路を提供し、現実的なオープン構造における集合放出、コヒーレントエネルギー交換および単一光子放射の予測的モデリングを可能にする。
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