微观量子表征表面等离子子极化子：揭示内在超强光-物质耦合

我们发展了一种适用于任意金属-介质几何形状的表面等离子子极化子微观量子理论。该框架基于量子电动力学的 Power-Zienau-Woolley 表示，这种表示形式在分离电子和光子自由度方面具有最优性，特别适合构建强介质中极化态激发的量子描述。在此表述下，基本电子振荡器被识别为体等离子子模式，其与自由光子模式的非扰动耦合导致几何相关的体等离子频率重整化，进而产生局域等离子共振。作为具体应用，我们恢复了金属纳米粒子的局域表面等离子子模式，包括辐射频率位移和衰减，以及平面界面上可传播表面等离子子极化子的精确色散关系。我们的量子处理进一步揭示了金属-介质界面上的光-物质相互作用本质上处于超强耦合 regime。结果表明，在准静定 limit 下，系统表现出可通过折射率控制的非凡基态量子涨落。这些结果为量子等离子子学领域开辟了新的有趣视角。