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超半经典发射器动力学下的高阶谐波发生:强场量子光学海棉堡picture 方法

量子物理 2025-12-17 v1

摘要

近年来,强场过程的量子光学描述引起了广泛关注。通常情况下,理论建模在海棉堡picture 中进行,仅在特定近似条件下才能获得结果,而相比之下,海棉堡picture 方法相对未被充分探索。在本工作中,我们在海棉堡picture 中发展了一个准确受控的时演化算子级数展开,推导出由于与量子电磁场耦合导致的发射器动力学的超半经典修正,捕捉到后者的量子波动效应。我们聚焦于高阶谐波发生 (HHG),该方法在当前感兴趣的参数范畴内准确,并给出关键可观测量的闭式表达式。该表述不仅简化了相对于海棉堡picture 方法的数值计算,还提供了非经典发射光与生成介质中由量子波动引起的底层动力学之间的清晰对应关系。此外,海棉堡框架自然地给出发射器数量的比例关系,使我们能够评估在涉及大量发射器集合的典型实验条件下,非经典行为是否应该持续。有趣的是,我们发现随着发射器数量的增加,挤压程度增加,而光子统计在众多发射器极限下趋向经典泊松分布。我们也发现,超半经典发射器动力学显著增强了发射光的挤压程度。我们的工作推进了对量子光学 HHG 的理论理解,并引入了一个可访问且受控的框架来描述真实实验。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.14174,
  title  = {High-Order Harmonic Generation with Beyond-Semiclassical Emitter Dynamics: A Strong-Field Quantum Optical Heisenberg Picture Approach},
  author = {Christian Saugbjerg Lange and Ella Elisabeth Lassen and Rasmus Vesterager Gothelf and Lars Bojer Madsen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14174},
  year   = {2025}
}