非相互作用原子的超辐射

由 R. Dicke 于 1954 年称为超辐射的现象，是指间距小于跃迁波长的完全激发二能级原子以短爆发的形式协同发光。该爆发的特点是最大强度随原子数 $N$ 的平方标度，且时间宽度相较于单原子自发衰变时间缩减了 $N$ 倍。这两种效应通常归因于发光过程中原子电偶极矩的同步。与这一解释相反，近期借助量子路径描述表明，峰值强度源于原子占据对称 Dicke 态时的量子关联。此处我们从该视角研究该系综的时间演化，始于小样品极限，即当原子间相互间距远小于跃迁波长 $\lambda$ 并沿对称 Dicke 态阶梯下行。此外，我们探讨了相互间距远大于 $\lambda$ 的非相互作用原子的情形下的时间演化。我们表明，在此情形下，若原子的量子关联由条件光子测量产生，并将原子系综保留在或接近对称子空间，则观察到类似的发射辐射超辐射爆发。