旋转环形腔中原子的非相对论量子电动力学

在本文中，我们从第一性原理推导了非惯性旋转环形腔中的量子光学模型。我们从弯曲时空中的 Dirac 方程出发，加入与电磁场的最小耦合，然后找到广义 Born 度规的 Dirac 哈密顿量。然后，我们通过 Foldy-Wouthuysen 变换正式地取非相对论极限，并投影到原子电子、质子和中子的费米子 Fock 空间。聚焦于氕原子，我们接下来通过偶极和长波长近似下的 Power-Zienau-Woolley 变换，从最小耦合规范转向多极展开规范。在这里，我们发现了由系统旋转引起的额外项，包括旋转诱导的原子跃迁超精细位移，即使在较小的旋转速率下也可能在实验上观察到。通过电偶极、二能级和旋转波近似，我们得到了一个类似 Jaynes-Cummings 的哈密顿量，它也考虑了旋转效应，例如旋转诱导的超精细位移和腔反向传播模式的 Sagnac 位移。