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一般纳米光子系统的空间分辨光子统计

量子物理 2025-09-16 v2 介观与纳米尺度物理 光学

摘要

尽管光子关联的实验测量在实验室中已成为常规,但对于复杂纳米光子装置中产生的光的理论获取仍是重大挑战。当前方法仅限于特定简化情形且缺乏普适性。本文提出一种新方法,可在任意电磁环境中获取空间和频率分辨的光子统计量。基于宏观量子电动力学框架,我们开发了一种实用工具,通过包含作为系统内场探测器的耗损两能级系统,计算复杂量子系统的电场关联。为使实现可行,我们采用最近发展的多发射体少模量化方法,以正确 accounts 所有退射光传播至探测器。我们通过研究位于等离子体纳米颗粒附近的单一或双发射体的光子关联,展示了所提技术的有效性和鲁棒性。仿真显示,即便在这些相对简单配置中,光的统计量也呈现强烈的角度依赖性。这些结果凸显了超越常规量子光学方法的重要性,以完整捕获分析物理效应,使我们能够在真实的纳米光子装置中研究量子光生成。

关键词

引用

@article{arxiv.2411.19777,
  title  = {Spatially resolved photon statistics of general nanophotonic systems},
  author = {Maksim Lednev and Diego Fernández de la Pradilla and Frieder Lindel and Esteban Moreno and Francisco J. García-Vidal and Johannes Feist},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2411.19777},
  year   = {2025}
}

备注

v2: updated some figures to ensure they display correctly with all PDF viewers