基于体积积分方程法的电介质体远场量子相干建模

Hong-Ou-Mandel(HOM)效应是非经典光子干涉的标志性现象。在复杂介电结构中精确模拟角度分辨的双光子关联仍具挑战性,因现有数值框架无法直接将经典电磁量与量子关联函数相关联。该研究团队提出一个统一的理论与计算框架,用于评估任意介电体的远场HOM干涉现象。通过量化平面波散射模式并利用体积积分方程(VIE)求解器计算其远场响应,研究人员无需近远场变换或完美匹配层即可确定二阶归一化关联函数。该方法可高效计算光子波包的频域关联及时域符合计数,并通过介电球的解析结果验证了其有效性。团队进一步将该框架应用于具有偏振转换功能的Pancharatnam-Berry相位超表面,揭示出量子干涉的强烈角度依赖性——其特性与HOM干涉凹陷深度相关联。该工作为探索结构依赖性量子关联提供了计算高效、物理机理清晰的工具,在量子天线、基于超表面的量子态工程及量子逆向设计等领域具有应用潜力。

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