使用 FDTD 方法模拟任意光子环境中的量子发射体：超越半经典范区
量子物理
2025-02-27 v2 应用物理
原子物理
计算物理
光学
摘要
我们提出了一种数值算法，将量子两能级系统（TLS）集成到有限差分时域（FDTD）框架中，用于模拟任意三维光子环境中的量子发射体。传统方法由于其半经典性质以及当 TLS 受自身辐射场驱动时出现的虚假自互作用问题，难以处理此类系统。我们通过确定驱动 TLS 的正确电场以及 FDTD 中用于模型化光子发射的电流源来解决这些问题。该方法聚焦于单激发态状态，采用总场-入射场（TF-IF）技术消除自互作用，实现对光子发射和散射的精确模拟。该算法还成功模拟了共振能量传递、超辐射和真空拉比分割等复杂现象。该强大计算工具预计将在纳米光子学、量子物理及更广泛的领域内显著推动相关研究的进展。
引用
@article{arxiv.2410.16118,
title = {Simulating quantum emitters in arbitrary photonic environments using FDTD: beyond the semi-classical regime},
author = {Qingyi Zhou and S. Ali Hassani Gangaraj and Ming Zhou and Zongfu Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.16118},
year = {2025}
}
备注
31 pages, 6 figures