涉及多分子的激子极化激元模型微观理论：宏观量子电动力学表述与分子间直接相互作用的本质
量子物理
2026-05-21 v1
摘要
腔量子电动力学（CQED）及其扩展被广泛用于描述激子极化激元系统。然而，基于 CQED 的激子极化激元模型在不同情境下差异很大。这些 CQED 模型之间最显著的分歧之一在于，是否应在 CQED 哈密顿量中包含分子间的直接相互作用。为了回答这个问题，本文基于宏观量子电动力学，从微观哈密顿量推导出了包含自由空间偶极-偶极相互作用的耗散有效 CQED 模型（CQED-DDI）。耗散 CQED-DDI 成功捕捉了介电介质中真空涨落的性质，并将其分离为自由空间效应和介质诱导效应。前者包括自由空间中的自发辐射、退相干和偶极-偶极相互作用；后者包括由介电介质引起的激子极化激元相互作用和光子损耗。我们应用耗散 CQED-DDI 研究激子极化激元动力学（等离激元表面上方的分子布居动力学），并将结果与先前几项研究提出的方法所得结果进行了比较。我们发现，当采用类 CQED 模型研究涉及多分子的激子极化激元系统时，分子间直接相互作用是一个关键要素。
引用
@article{arxiv.2312.13063,
title = {Microscopic theory of exciton-polariton model involving multiple molecules: Macroscopic quantum electrodynamics formulation and essence of direct intermolecular interactions},
author = {Yi-Ting Chuang and Liang-Yan Hsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.13063},
year = {2026}
}