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固态环境中的集体光子发射:非马尔可夫与马尔可夫动力学的级联拼接

量子物理 2024-07-16 v2 介观与纳米尺度物理 光学

摘要

固态量子发射体的集体光发射与多量子比特动力学同时受到其与光场耦合及与晶格振动耦合的影响。声子对量子发射体的影响有两方面:极化子形成由超快非马尔可夫动力学描述,而较慢的退相干可由指数衰减很好地描述。在这两种温度依赖过程中,前者对发射体集体发射与纠缠衰减的影响通常未被建模,后者有时也被忽略。在此我们提出并比较两种对多个发射体也高效的方法:第一种方法级联拼接快速与慢速声子动力学,第二种是极化子方法。对于单个量子发射体,我们证明两种方法的动力学方程相同,而对两个及以上发射体的预测也高度吻合。我们的两种方法均纳入了声子导致的非马尔可夫动力学,展示了集体光子发射的温度敏感性。改用简化的马尔可夫模型可能不够准确,尤其对量子信息应用:例如,我们展示马尔可夫模型可能严重高估双发射体并发度(concurrence),除非在极低温下。我们的级联与极化子方法可应用于任意数量与类型的量子发射体,且不限于我们所考虑的块体 GaAs 环境。尤其级联方法能以仅建模发射体-光子相互作用相同的计算代价将声子效应考虑在内。最后,我们给出了置于一维链上的 N 个发射体集体发射谱的近似解析表达式。

关键词

引用

@article{arxiv.2311.04741,
  title  = {Collective photon emission in solid state environments: Concatenating non-markovian and markovian dynamics},
  author = {Devashish Pandey and Martijn Wubs},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.04741},
  year   = {2024}
}