論文の概要: Non-reciprocal Cavity Polariton with Atoms Strongly Coupled to Optical Cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/1911.10300v2
• Date: Wed, 19 Apr 2023 09:27:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 19:11:57.645045
• Title: Non-reciprocal Cavity Polariton with Atoms Strongly Coupled to Optical Cavity
• Title（参考訳）: 光キャビティに強く結合した原子を持つ非逆キャビティポラリトン
• Authors: Pengfei Yang, Ming Li, Xing Han, Hai He, Gang Li, Chang-Ling Zou, Pengfei Zhang, Yuhua Qian and Tiancai Zhang
• Abstract要約: 本研究では,複数の原子がFabry-Perot空洞に強く結合したカイラルキャビティQEDシステムを実験的に実証した。 原子の内部量子状態を分極することにより、原子-キャビティ相互作用の時間-逆対称性が破られる。 強く結合した原子空洞系は非相互準粒子、すなわち空洞偏光子によって記述することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.013802417752025
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Breaking the time-reversal symmetry of light is of great importance for fundamental physics and has attracted increasing interest in the study of non-reciprocal photonic devices. Here, we experimentally demonstrate a chiral cavity QED system with multiple atoms strongly coupled to a Fabry-Perot cavity. By polarizing the internal quantum state of the atoms, the time-reversal symmetry of the atom-cavity interaction is broken. The strongly coupled atom-cavity system can be described by non-reciprocal quasiparticles, i.e., the cavity polariton. When it works in the linear regime, the inherent nonreciprocity makes the system work as a single-photon-level optical isolator. Benefiting from the collective enhancement of multiple atoms, an isolation ratio exceeding 30~dB on the single-quanta level (~0.1 photon on average) is achieved. The validity of the non-reciprocal device under zero magnetic field and the reconfigurability of the isolation direction are also experimentally demonstrated. Moreover, when the cavity polariton works in the nonlinear regime, the quantum interference between polaritons with weak anharmonicity induces non-reciprocal nonclassical statistics of cavity transmission from coherent probe light.
• Abstract（参考訳）: 光の時間反転対称性を破ることは基礎物理学において非常に重要であり、非相互光デバイスの研究への関心が高まっている。 本稿では,複数の原子がファブリペロキャビティに強く結合したキラルキャビティqedシステムを実験的に実証する。 原子の内部量子状態の分極により、原子-キャビティ相互作用の時間反転対称性が破られる。 強結合原子空洞系は非逆準粒子、すなわちキャビティポラリトンによって記述できる。 線形状態で動作する場合、固有の非相反性により、システムは単一光子レベルの光アイソレータとして機能する。 複数の原子の集合的増強により、単一クアンタ準位(平均0.1光トン)で30〜dBを超える孤立比が得られる。 ゼロ磁場下での非相反装置の妥当性と分離方向の再構成可能性についても実験的に実証した。 さらに、キャビティポラリトンが非線形状態で動作するとき、非調和性の弱いポラリトン間の量子干渉はコヒーレントプローブ光からのキャビティ伝達の非逆非古典的統計を誘導する。

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