論文の概要: Thermodynamics of ultrastrongly coupled light-matter systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.11556v5
- Date: Tue, 22 Sep 2020 20:49:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-27 22:36:18.330018
- Title: Thermodynamics of ultrastrongly coupled light-matter systems
- Title（参考訳）: 超強結合光マター系の熱力学
- Authors: Philipp Pilar, Daniele De Bernardis, Peter Rabl
- Abstract要約: 単一キャビティモードに超強結合した2層ダイポール系の熱力学特性について検討した。
我々は,超強結合系において,それらの量に対する最下位の空洞誘起補正を同定する。
さらに強い相互作用のために、単一の空洞モードの存在は広範な熱力学量を変更することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study the thermodynamic properties of a system of two-level dipoles that
are coupled ultrastrongly to a single cavity mode. By using exact numerical and
approximate analytical methods, we evaluate the free energy of this system at
arbitrary interaction strengths and discuss strong-coupling modifications of
derivative quantities such as the specific heat or the electric susceptibility.
From this analysis we identify the lowest-order cavity-induced corrections to
those quantities in the collective ultrastrong coupling regime and show that
for even stronger interactions the presence of a single cavity mode can
strongly modify extensive thermodynamic quantities of a large ensemble of
dipoles. In this non-perturbative coupling regime we also observe a significant
shift of the ferroelectric phase transition temperature and a characteristic
broadening and collapse of the black-body spectrum of the cavity mode. Apart
from a purely fundamental interest, these general insights will be important
for identifying potential applications of ultrastrong-coupling effects, for
example, in the field of quantum chemistry or for realizing quantum thermal
machines.
- Abstract（参考訳）: 単一キャビティモードに超強結合した2段階双極子系の熱力学的性質について検討した。
正確な数値および近似解析法を用いて、任意の相互作用強度で系の自由エネルギーを評価し、比熱や電気感受性などの導関数量の強い結合変化について議論する。
この分析により、超強結合系におけるそれらの量に対する低次キャビティ誘起の補正を同定し、さらに強い相互作用において、単一キャビティモードの存在がダイポールの大きなアンサンブルの広範な熱力学量に強く適応できることを示す。
この非摂動結合系では、強誘電相転移温度の顕著な変化とキャビティモードの黒体スペクトルの特徴的な膨張と崩壊も観察される。
純粋に基本的な関心とは別に、これらの一般的な洞察は超強結合効果の潜在的な応用、例えば量子化学や量子熱機械の実現に重要である。
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