通过场玻姆轨迹描述的量子光驱动隧穿

最近,一种强强度量子光源——明亮压缩真空态的实现在光-物质相互作用领域开辟了新视角。已有若干理论研究基于光量子态的相干态展开,探索了原子气体、固体中高次谐波产生的非经典驱动机制及自由电子动力学,但令人惊讶的是,这些理论的预测结果与基于光统计特性的经典解释高度吻合。为理解实验观测现象并预测这一新构型下的新兴效应,亟需对底层物理机制进行更深入的理论阐释。本研究提出了描述量子光驱动隧穿的理论框架,通过流体力学(亦称玻姆力学)表述,将此类光的特性转化为经典场统计系综来描述。通过推广经典光驱动的非绝热隧穿准经典理论,单个隧穿事件被描述为一簇隧穿解的集合,每个解对应系综中一个经典场实现方案。光的量子统计特性由此被烙印在测量电流中。基于玻姆场轨迹的光量子描述完美契合了用(准经典复轨迹/实经典轨迹)描述电子(低于/越过)势垒动力学的需求,形成了自洽而优雅的理论体系。作为例证,我们考察了隧穿显微镜构型中明亮压缩真空诱导的电子从针尖到表面的输运过程,清晰地展示了从多光子隧穿到直接隧穿机制的过渡。

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