非相对论量子电动力学的变分理论
量子物理
2019-05-22 v1 原子物理
光学
摘要
实现光与物质之间的超强耦合有望带来控制材料性质的新手段、在原子尺度操控光的新概念，以及对量子电动力学（QED）根本性的新见解。因此，有必要发展复杂电子与光子系统中 QED 现象的定量理论。在本快报中，我们发展了耦合光与物质的一般非相对论 QED 系统的变分理论。我们变分 ansatz 的本质在于有效光子真空的概念，其模式不同于无光-物质耦合时的模式。该变分公式导出一组一般方程，可描述实空间中耦合到多个光子模式的多电子系统的基态。作为迈向 QED 中基态与激发态能量新 ab initio 方法的第一步，我们将该 ansatz 应用于描述耦合到多个光学模式的多能级发射体，这是一个无解析解的系统。我们找到了一个紧凑的半解析公式，在求和规则允许的所有耦合参数区间内，基态与激发态能量误差小于 1%。此外，我们的公式本质上提供了 Lamb 移与 Casimir-Polder 力的非微扰理论，并提出了如腔中单原子的 Casimir 能量等新物理概念。我们的方法应对一般 QED 系统（如 Casimir 力、Lamb 移、自发辐射及其他涨落电动力学效应）中的现象给出高度精确的描述。
引用
@article{arxiv.1810.09595,
title = {Variational theory of non-relativistic quantum electrodynamics},
author = {Nicholas Rivera and Johannes Flick and Prineha Narang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.09595},
year = {2019}
}
备注
6 pages, 2 figures