一维浴中的涌现自旋序与稳态超辐射
驱动原子系综中的自发集体衰变可产生远超平衡态的相干性,超辐射激光便是例证——当原子衰变至单模光学腔时,其相位会同步形成宏观偶极矩,从而产生具有超窄谱线的超辐射光发射。然而在含有多模传播和竞争性集体衰变通道的开放系统中,类似有序性能否持续存在仍是未解之谜。研究人员通过两种一维电磁浴耦合原子模型对此展开研究:第一种是支持两个明亮集体衰变通道的环形腔,第二种是双向波导(其中除通道竞争外,传播还会诱发相干偶极-偶极相互作用)。当非相干泵浦强度达到特定条件时,系统动力学会进入同步窗口——此时集体衰变将压制无序化过程,导致稳态自发相位有序化及超辐射发射。该工作确定了同步起始阈值,并证明两种模型中最大光强均呈现N²标度关系。这种有序态并非表现为单一宏观偶极矩:环形腔中会涌现出自发手性(在单条轨迹层面显现),而波导则形成局域手性(原子阵列两端分别由不同序参量主导)。对发射光谱的分析表明,环形腔中谱线宽度随系统尺寸增大呈窄化趋势,而波导中的窄化效应受限于数值模拟精度尚无法定论。这些结果阐明了通道竞争与传播如何塑造一维电磁浴中的涌现有序性,并揭示了超越Dicke极限实现稳态超辐射的可能参数区间。



