有机材料中的动态超辐射理论

该研究团队发展了关于动态超辐射的理论——指初始激发态发射体集合与单模腔体之间集体能量交换的机制——特别针对电子态与振动模式耦合的有机材料。研究者建立了两种模型来捕捉振动效应:首先,通过Lindblad主方程中的纯退相位项,将振动处理为二能级发射体的马尔可夫浴;其次,通过Holstein-Tavis-Cummings哈密顿量将振动模式直接纳入系统。通过利用发射体的置换对称性和弱U(1)对称性,研究者开发了一种能精确求解含局部耗散的Tavis-Cummings模型的数值方法,可处理多达140个发射体。基于这一精确方法,该工作验证了平均场和二阶累积量近似,并用其描述了宏观数量发射体的行为。研究分析了平均腔光子数、电子相干性和布洛赫矢量长度的动力学,证明振动模式耦合的影响远超简单退相位效应。结果表明在振动耦合存在下仍可实现超辐射;当腔体失谐为负值时,振动耦合甚至能增强超辐射效应。研究者提出,光子数上升时间随腔频失谐呈现的非对称性,可作为这种振动辅助超辐射现象的 experimentally accessible signature(实验可观测特征)。

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