論文の概要: Non-Relativistic Quantum Electrodynamics of Atoms in a Rotating Ring Cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.03997v1
• Date: Tue, 04 Aug 2026 17:55:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-05 15:30:23.304961
• Title: Non-Relativistic Quantum Electrodynamics of Atoms in a Rotating Ring Cavity
• Title（参考訳）: 回転リングキャビティ中の原子の非相対論的量子電磁力学
• Abstract要約: 第一原理から、非慣性回転環空洞における量子光学モデルを導出する。 回転誘起超微細シフトを含むシステムの回転から追加用語が見つかる。
• 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 this paper, we derive a quantum optics model in a non-inertial rotating ring cavity from first principles. We begin with the Dirac equation in curved spacetime, add minimal coupling to the electromagnetic field, and then find the Dirac Hamiltonian for the generalized Born metric. We then formally take the non-relativistic limit by way of Foldy-Wouthuysen transformations and project onto a fermionic Fock space for the atoms' electrons, protons, and neutrons. Focusing on a protium atom, we next move from a minimal coupling gauge to a multipole expansion gauge by taking a Power-Zienau-Woolley transformation under the dipole and long-wavelength approximations. Here, we find additional terms from the rotation of the system including a rotation-induced hyperfine shift of the atomic transition which could possibly be observed experimentally even for small rotation rates. Making the electric dipole, two-level, and rotating-wave approximations, we arrive at a Jaynes-Cummings-like Hamiltonian which also accounts for rotational effects, such as the rotation-induced hyperfine shift and the Sagnac shift for the cavity's counterpropagating modes.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,非慣性回転環空洞における量子光学モデルについて,第一原理から導出する。 曲線時空のディラック方程式から始まり、電磁場に最小の結合を加え、一般化されたボルンの計量に対してディラック・ハミルトン式を見つける。 次に、フォーディ・ウーフイゼン変換を用いて非相対論的極限を正式に取り、原子の電子、陽子、中性子のフェルミオンフォック空間に射影する。 プロチウム原子に着目して、次に双極子および長波長近似の下でパワー・ジエナウ・ウーリー変換をとることにより、最小結合ゲージからマルチポール膨張ゲージに移動する。 ここでは、回転誘起原子遷移の超微粒子シフトを含む系の回転から、小さな回転速度でも実験的に観測できる追加用語が見つかる。 電気双極子、二レベル、回転波近似をつくり、ジャイアン・カミングスのようなハミルトニアンに到達し、回転誘起ハイパーファインシフトやサニャックシフトなどの回転効果も考慮する。

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