論文の概要: Theoretical methods for ultrastrong light-matter interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.08715v2
- Date: Wed, 3 Jun 2020 22:32:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-06 04:47:50.029466
- Title: Theoretical methods for ultrastrong light-matter interactions
- Title（参考訳）: 超強光子相互作用の理論的手法
- Authors: Alexandre Le Boit\'e
- Abstract要約: 本稿では,超強結合状態における空洞量子力学を理解するために開発された理論的手法について概説する。
本稿は、基底状態特性の解析的推定からマスター方程式の適切な計算まで、最近の進歩の概要を概説する。
論文の大半は、超強結合が到達した様々な実験プラットフォームに関連する効果的なモデルに特化している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 91.3755431537592
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This article reviews theoretical methods developed in the last decade to
understand cavity quantum electrodynamics in the ultrastrong-coupling regime,
where the strength of the light-matter interaction becomes comparable to the
photon frequency. Along with profound modifications of fundamental quantum
optical effects giving rise to a rich phenomenology, this regime introduces
significant theoretical challenges. One of the most important is the break-down
of the rotating-wave approximation which neglects all non-resonant terms in
light-matter interaction Hamiltonians. Consequently, a large part of the
quantum optical theoretical framework has to be revisited in order to
accurately account for all interaction terms in this regime. We give in this
article a broad overview of the recent progress, ranging from analytical
estimate of ground-state properties to proper derivations of master equations
and computation of photodetection signals. For each aspect of the theory, the
basic principles of the methods are illustrated on paradigmatic models such as
quantum Rabi and spin-boson models. In this spirit, most of the article is
devoted to effective models, relevant for the various experimental platforms in
which the ultrastrong coupling has been reached, such as semiconductor
microcavities and superconducting circuits. The validity of these models is
discussed in the last part of the article, where we address recent debates on
fundamental issues related to gauge invariance in the ultrastrong-coupling
regime.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,光間相互作用の強度が光子周波数に匹敵する超強結合状態における空洞量子電磁力学を理解するために,過去10年間に開発された理論的手法を概説する。
基本的な量子光学効果が豊富な現象論をもたらすことに加えて、この理論は重要な理論的課題を提起する。
最も重要なことの1つは、光-物質相互作用ハミルトニアンの全ての共鳴項を無視する回転波近似の分解である。
したがって、量子光学理論の枠組みの大部分は、この状態における全ての相互作用項を正確に説明するために再検討される必要がある。
本稿では,地盤特性の解析的推定からマスター方程式の固有導出,光検出信号の計算まで,最近の進歩の概要について概説する。
理論の各側面について、この方法の基本原理は量子ラビやスピンボソンモデルのようなパラダイムモデルに説明されている。
この精神において、論文の大部分は、半導体マイクロキャビティや超伝導回路などの超強結合が到達した様々な実験プラットフォームに関する効果的なモデルに特化している。
これらのモデルの妥当性は、超強結合体制におけるゲージ不変性に関する最近の議論を扱った論文の最後の部分で議論されている。
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