强场量子光学中近似相空间描述的局限性

近年来,由非经典光态驱动的高次谐波产生(HHG)与阈上电离等强场过程已成为日益热门的研究领域。针对这些过程的理论建模通常采用相干态对非经典驱动场进行近似相空间展开,该方法已被证明能准确预测谐波光谱。然而,该近似方法在计算量子光学观测量(如压缩度和光子统计特性)时的准确性尚未得到充分评估。本工作引入这种近似相空间描述方法并讨论其精确性,发现该方法将驱动激光的量子光学特性误判为经典态的非相干混合态。研究进一步表明,这种驱动场描述误差会传递至高次谐波辐射光场——近似相空间描述既无法捕捉亚泊松光子统计特性,也无法再现低于真空涨落的正交分量压缩。最后,为建立近似方法的基准,该团队研究了一维能带模型的量子高次谐波产生(该模型可获得精确解析解)。将该近似相空间表示应用于此特定模型时,发现辐射光场正交分量的方差存在微小定量误差,其数值随脉冲宽度和发射体密度呈比例增长。研究结果表明,使用这种近似相空间描述可能导致量子光学观测量的误判,因此对相关结果赋予物理解释时需辅以误差的定量分析。
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提交arXiv: 2026-02-04 09:47

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