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量子电动力学相互作用的普适调控:从幂律到指数屏蔽和对数反屏蔽

介观与纳米尺度物理 2026-03-17 v1

摘要

我们引入了一个与材料无关的平台,用于实现“量子电动力学相互作用的普适调控:从幂律到指数屏蔽和对数反屏蔽”,该平台由夹在两个栅极可调二维导体之间的介电间隔层实现。结构化的电磁环境完全由这些层的横磁和横电反射振幅 rTM/TE(q,ω)r_{\mathrm{TM/TE}}(q_\perp,\omega) 决定。从 QED 作用和 Green 函数表述出发,我们对多重反射级数求和,并表明相互作用由一组离散的横向腔谐波控制。在透明极限 rTM0r_{\rm TM}\to 0 下,相互作用简化为体幂律 U(ρ)ραU(\rho)\propto \rho^{-\alpha}。在反射极限 rTM1|r_{\rm TM}|\to 1 下,rTMr_{\rm TM} 的相位/奇偶性选择了两个性质截然不同的分支:一个 Dirichlet/PEC(屏蔽)分支 rTM1r_{\rm TM}\to -1,它移除了无间隙横模并产生倏逝 Bessel-KK 函数 U(ρ)eπρ/d/ρ/dU(\rho)\propto e^{-\pi\rho/d}/\sqrt{\rho/d}(当 ρd\rho\gg d 时);以及一个相反的 Neumann/PMC 类(反屏蔽)分支 rTM+1r_{\rm TM}\to +1,它保留了一个无间隙模式并能强烈增强长程尾部。因此,相同的异质结构提供了对介导相互作用的“范围”和“强度”的原位电学控制。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.14780,
  title  = {Universal tuning of quantum electrodynamic interactions from power laws to exponential screening and logarithmic antiscreening},
  author = {Michael N. Leuenberger and Daniel Gunlycke},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.14780},
  year   = {2026}
}

备注

9 pages, 2 figures