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多束碰撞激光脉冲作为研究强场高能物理的基础
摘要： 除了实现高强度激光装置中可达到的最大光学电磁场强度外，理论上已确认多个相位匹配激光脉冲的碰撞既能触发也能用于研究多种现象——这些现象涵盖从强场量子电动力学的基本过程，到所产生的正负电子等离子体的非凡动力学特性。这为多项实验提案奠定了基础，这些提案既旨在研究极端条件下的物质基本特性，也致力于创造粒子和辐射源。由于此类辐射源具有前所未有的能力，它们有望为核物理与夸克-胶子物理领域的实验研究开辟新机遇。本文针对当前及未来的激光装置，系统分析了多束碰撞激光脉冲概念所能实现的不同模式与应用前景。我们揭示多拍瓦级激光装置有望实现若干独特物理模式。
关键词： 强场高能物理、量子电动力学、多重碰撞激光脉冲、电子-正电子等离子体、粒子与辐射源
更新于2025-09-11 14:15:04
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在耗散浴中工程化拉比二聚体的光子非定域性
摘要： 采用拉比二聚体模型来描述最近报道的一种电路量子电动力学系统，该系统由两个耦合的传输线谐振腔构成，每个谐振腔与一个量子比特耦合。本研究采用声子浴来模拟多模微机械谐振器，并将其与拉比二聚体中的量子比特耦合。通过结合狄拉克-弗伦克尔含时变分原理与多重达维多夫D2试探波函数，研究了复合系统的动力学行为。初始时所有光子被注入左侧谐振腔，两个量子比特处于下态并与声子真空耦合。在强量子比特-光子耦合区域，通过调节量子比特-浴耦合强度α可调控光子动力学，增大α可实现光子离域。无耗散情况下光子局域于初始谐振腔；而中等量子比特-浴耦合时，光子经长时间演化会在两谐振腔间实现准平衡离域分布，此时高频浴?；嵋蛴胪思孔颖忍叵嗷プ饔枚患せ睢Ｇ亢纳⑻跫?，光子通过两谐振腔间的频繁跃迁实现离域，同时量子比特被抑制在其初始下态。
关键词： 拉比二聚体、光子离域、量子比特-浴耦合、达维多夫试探波函数、量子电动力学
更新于2025-09-10 09:29:36
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光谱学
摘要： 我们将点粒子有效场理论应用于电子和μ子束缚的4He+离子，并利用该理论找出光谱测量结果的线性组合，这些组合的理论不确定性远小于任何特定能级的理论不确定性。误差之所以降低，是因为这些组合与小参数R/aB和Zα展开式中给定阶数以内的所有短程物理效应无关（其中R和aB分别为离子的核半径和玻尔半径）。特别需要指出的是，该理论误差既不受核矩阵元计算精度的限制，也不会因任何可能存在的新型短程相互作用而受到影响。因此，这些4He测量结果的组合为量子电动力学提供了特别精确的检验。研究限定于4He是因为我们的分析假设原子核具有球对称性，但所用论证方法更具普适性，可推广至自旋核以及R/aB和Zα更高阶的情况。
关键词： 4He+离子、光谱学、量子电动力学、核物理、有效场论
更新于2025-09-10 09:29:36
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光子晶体介质中氢原子能级的自能移动
摘要： 研究了光子晶体介质中电子质量变化对原子电子平均动能的修正。结果表明，置于光子晶体中的原子能级相应偏移量与普通兰姆移位量级相当。
关键词： 原子氢、光子晶体、能级、兰姆位移、量子电动力学
更新于2025-09-10 09:29:36
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《原子、分子与光学物理进展》第67卷 || 佩恩陷阱中的塞曼光谱学
摘要： 彭宁阱是测定长寿命或稳定带电粒子磁矩的首选仪器。在超高真空环境下工作时与背景分子的碰撞几乎可以忽略，被捕获粒子在低动能状态下占据的体积微小，加之极长的观测和相干时间，使得塞曼光谱测量能达到极高精度。当应用于单电离多电子原子时，这些实验可用于检验原子结构计算。在类氢或类锂高电荷离子等少电子系统中，其磁矩可在束缚态量子电动力学框架内以惊人精度进行计算。这些结果不仅能检验相应计算，还对基本粒子特性和基本常数产生影响。本章总结了近年来在各类低电荷与高电荷系统上获得的研究成果。
关键词： 磁矩、彭宁阱、基本常数、量子电动力学、塞曼光谱学
更新于2025-09-10 09:29:36
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卡西米尔-波尔德势的珀塞尔-迪克增强效应
摘要： 在长波长范围内，一个初始完全反转的两能级原子系综的辐射会同时受到集体效应（迪克效应）和介电环境（珀塞尔效应）的增强，从而产生联合的珀塞尔-迪克效应。我们将N个原子的系综视为一个与受环境辅助的量子电动力学场耦合的单一有效N+1能级"迪克原子"来研究这一效应。研究发现，环境确实可以改变超辐射发射动力学——以理想导电板为例，当存在该板时辐射会产生额外的各向异性，我们发现原子会获得与之相关的共振卡西米尔-波尔德势，这种势能通过集体效应增强并在其动力学中呈现超辐射爆发。通过施加外部驱动激光场，该效应还获得了额外的可调性。
关键词： 超辐射发射、量子电动力学、珀塞尔-迪克效应、卡西米尔-波尔德势
更新于2025-09-09 09:28:46
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任意介质中的共振能量转移：超越点偶极近似
摘要： 在这项工作中，我们对任意非均匀色散介质中超越偶极近似的给体/受体共振能量转移（RET）进行了全面的理论和计算研究。该理论方法将粒子（分子或纳米颗粒）间RET的F?rster理论扩展到给体和/或受体的高阶多极跃迁在能量转移过程中起重要作用的情况。在我们的新公式中，能量转移矩阵元由完全量子电动力学表达式确定，但其评估仅需经典电动力学计算。通过时域电动力学方法（TED），矩阵元评估涉及由给体产生并在受体位置处计算的电场和磁场，包括与给体的跃迁电偶极子、电四极子和磁偶极子相关的场，以及受体对电场和磁场以及电场梯度的响应。作为新公式优势的例证，我们以真空中的512原子硫化铅（PbS）量子点作为给体/受体，以及具有设计跃迁多极的球形纳米颗粒（玩具模型）测试了我们的方法。这包括对多极之间干涉对能量转移速率影响的分析。结果表明，与传统F?rster偶极理论存在重要偏差，这些偏差即使在真空中也很重要，但与等离子体纳米颗粒的相互作用可能会放大这些偏差。
关键词： 多极跃迁、共振能量转移、等离子体纳米粒子、量子电动力学、偶极近似、RET
更新于2025-09-04 15:30:14
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超导机电系统中机械模式的正交压缩
摘要： 我们提出了一种在超导机电系统中实现机械模式正交压缩的方案：通过超导量子干涉器件（SQUID）将纳米机械谐振器（NAMR）与超导传输线谐振器（STLR）耦合，且该SQUID作为量子比特使用。在大失谐条件下，我们采用Fr?hlich-Nakajima变换绝热消除量子比特，得到STLR与NAMR的有效哈密顿量。结果表明NAMR中可产生强压缩效应（突破3分贝极限），并通过调控驱动场强度与系统耗散比来优化压缩程度。本成果最显著的特点在于其普适性——结果仅取决于少数标度量而非过多参数。
关键词： 压缩态、量子电动力学、量子光学、耦合谐振腔
更新于2025-09-04 15:30:14