克服复杂纳米光子结构量子计算瓶颈：基于严格模式杂化方法的 Purcell 与 FRET 计算
计算物理
2020-04-08 v1 光学
量子物理
摘要
结构光子 Green 张量的计算是许多光子学问题的核心，但对于非平凡纳米结构而言，这通常是一项极其耗时的任务。近来，一种一般正态展开（GENOME）方法被实现，以从本征介电常数模式构造 Green 张量。在此，我们采用 GENOME 研究纳米颗粒簇的响应。为此，我们使用 D. J. Bergman 早先导出的严格模式杂化理论 [Phys. Rev. B 19, 2359 (1979)]，该理论仅借助孤立组分的模式即可构造纳米颗粒簇的 Green 张量。该方法首次在完全电动力学设定下应用于具有非平凡形状的散射体（即一对椭圆线），并用于计算 Purcell 增强与 Förster 共振能量转移（FRET）速率增强，结果与直接模拟吻合良好。该过程具有一般性，使用标准电磁软件即可轻松实现，且适用于构成簇的任意形状与数量的散射体。此外，对于需要 Green 张量空间变化的应用，其速度比传统直接模拟快数个数量级，有望在量子技术、自由电子光源与热传递等领域得到广泛应用。
引用
@article{arxiv.1912.05415,
title = {Overcoming the bottleneck for quantum computations of complex nanophotonic structures: Purcell and FRET calculations using a rigorous mode hybridization method},
author = {Gilles Rosolen and Parry Yu Chen and Bjorn Maes and Yonatan Sivan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.05415},
year = {2020}
}