Cooperative spontaneous emission via a renormalization approach: Classical versus semiclassical effects

Autor(es)

Maximo, C. E. ; Bachelard, R. ; dos Santos, F. E. A. ; Villas-Boas, C. J.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: PHYSICAL REVIEW A; v. 101, n. 2, p. 8-pg., 2020-02-18.

Resumo

Here we propose an analytical solution for semiclassical dynamical equations through a renormalized perturbation theory, applicable to many-body systems. The many-atom emission of a dilute cloud of two-level atoms is addressed as a nontrivial example. We show that, as a result of secular terms elimination, an effective many-body spectrum emerges in the temporal solutions, which depends on initial conditions. It allows us to detect a cooperativity reduction in the semiclassical total power radiated that cannot be described by a classical model from linear optics. The second-order cooperative emission remains accurate over several single-atom lifetimes and for interacting regimes stronger than those permitted in conventional perturbation theory. We can compute the semiclassical dynamics of a few hundred thousand interacting atoms with ordinary computational resources, which makes our formalism particularly promising to probe the nonlinear dynamics of quantum many-body systems that result from cumulant expansions. (AU)

• Processo FAPESP: 13/04162-5 - Desenvolvimento de sensores quânticos com átomos ultrafrios
• Beneficiário: Philippe Wilhelm Courteille
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica
• Beneficiário: Vanderlei Salvador Bagnato
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 14/01491-0 - Nuvens atômicas sob estresse
• Beneficiário: Romain Pierre Marcel Bachelard
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 18/01447-2 - Correlações da luz espalhada por nuvens atômicas
• Beneficiário: Romain Pierre Marcel Bachelard
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Processo FAPESP: 17/13250-6 - Assinaturas não-clássicas de muitos corpos na fluorescência de átomos frios
• Beneficiário: Carlos Eduardo Máximo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado