纳米光子学中集体原子-原子相互作用的超退相

纯退相和自发辐射是原子或自旋与涨落电磁（EM）模式相互作用的两个非幺正过程。耗散性集体发射过程（例如超辐射）源于与原子共振的EM模式的相互作用，并已受到广泛关注。与此同时，由EM环境介导的类似非耗散性集体退相现象仍然知之甚少。在这里，我们介绍了在材料附近的光子环境中出现的纳米EM超退相现象。我们表明，与自由空间或腔体相比，这种纳米EM环境中的集体退相增强了超过10个数量级。这种巨大增强源于非共振、低频倏逝EM涨落中的长程关联，这导致多体纠缠态中集体加速（超）或抑制（亚）退相。我们进一步揭示，纳米EM集体退相在具有不同各向异性（可以是互易或非互易）的材料附近表现出普遍的相互作用范围。这种在自由空间和腔体中不存在的纳米EM相互作用范围，导致了GHZ态中超退相的独特标度律，不同于传统的超辐射$N^2$标度。最后，我们讨论了如何在实验上隔离和控制超退相，为可扩展量子系统开辟有趣的前沿。