集体自发辐射中光的量子态
量子物理
2026-01-30 v2
摘要
当多个量子发射体衰变至共同辐射模式时，会发生集体自发辐射，导致辐射增强或抑制。本文中，我们求解了展现量子关联的发射体集体发射出的光的量子态。我们揭示了在何种条件下量子关联在发射过程中不会丢失，而是被传递至输出光。在这些条件下，发射体的内在非线性可被调控以产生所需的光子态，形式为行射单模脉冲，如Gottesman-Kitaev-Preskill态与薛定谔猫态。为便于此类预测，我们的工作揭示了集体自发辐射的多模本质，刻画了发射体位置、损耗、相互作用及超越马尔可夫动力学对发射光量子态的作用。我们在不同物理系统中展示了这些效应的表现，包括腔QED、波导QED与原子阵列中的实例。我们的发现为在基于连续变量的量子计算、通信与传感中用于玻色编码的多光子量子光的产生与操控指明了新路径。
引用
@article{arxiv.2306.11348,
title = {The quantum state of light in collective spontaneous emission},
author = {Offek Tziperman and Gefen Baranes and Alexey Gorlach and Ron Ruimy and Chen Mechel and Michael Faran and Nir Gutman and Andrea Pizzi and Ido Kaminer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11348},
year = {2026}
}