腔中极化粒子量子气体的主方程

光学腔中的原子和分子量子气体为研究具有长程相互作用的开放量子系统的非平衡动力学提供了一个强大的实验室。长程相互作用在此由腔光子的多次散射介导，并能在空间和时间上诱导量子结构的形成。对这些动力学的控制需要详细理解所有相关机制。然而，由于光诱导的强关联，减少自由度的微扰理论模型无法正确捕捉光子介导的长程力与光和物质的量子涨落变得显著的区域，例如在向自组织转变的过程中。在这项工作中，我们推导了一个有效的林德布拉德主方程，用于描述可极化粒子（如原子或分子）的纯运动变量的动力学，这些粒子与腔场发生色散耦合。该主方程即使在腔内光子数相对较大的情况下也有效，并且适用于研究稳态以及非平衡动力学，其中场的量子涨落为宏观相干性的出现播下种子。我们通过展示该方程能够捕捉从多普勒冷却到超冷区间、从弱到强腔介导相互作用的广泛温度范围内的动力学，验证了该理论描述。我们的理论为描述腔诱导的量子物质动力学提供了一个强大的框架。通过这样做，它使得统计力学模型与腔量子电动力学实验平台得以连接，从而实现了对长程相互作用物质的量子模拟。