宽带光学响应的卡西米尔力谱学

宽带光学响应支配着光子学、等离激元学、热辐射和量子涨落电动力学中的光-物质相互作用，然而，确定跨越多个频率数量级的连续介电函数通常需要结合多种光谱学、外推法和材料模型。本文我们展示了量子涨落力为宽带光学表征提供了一条途径。卡西米尔相互作用依赖于材料在整个电磁谱上的介电响应，但这些信息通过Lifshitz理论以一种光谱加权且非平凡的方式编码。通过在合成介电谱及其对应的卡西米尔力曲线上训练物理约束的监督学习模型，我们反转了这一关系，并从力-距离数据中重建了材料在超过七个频率数量级范围内的复介电常数。该重建揭示了一种直接的分离-频率对应关系：大分离距离约束低频自由载流子响应，而较短的分离距离则编码了更高频率的共振结构。将该方法应用于实测的力梯度，确定了由测量噪声、受限的分离距离范围和模型复杂性所施加的当前实验极限。这些结果确立了涨落诱导力作为宽带光学表征的一条光谱加权途径，并定义了支配从近场量子电磁测量中可获取哪些光谱信息的实验和物理极限。