論文の概要: Generalization of the Tavis-Cummings model for multi-level anharmonic
systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.09475v1
- Date: Sat, 23 Jan 2021 10:40:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 04:24:06.980745
- Title: Generalization of the Tavis-Cummings model for multi-level anharmonic
systems
- Title（参考訳）: 多レベル非調和系に対するTavis-Cummingsモデルの一般化
- Authors: Jorge A. Campos-Gonzalez-Angulo, Raphael F. Ribeiro, Joel Yuen-Zhou
- Abstract要約: 同一のマルチレベルアンハーモニックエミッタの集合アンサンブルと、フォトニックキャビティモードとの双極子相互作用について検討した。
系の置換的性質は、エネルギースペクトルにおける対称性に分類された部分多様体を同定することを可能にする。
これらの知見は、非線形分光法と分極子の化学の研究に応用できると期待している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The interaction between anharmonic quantum emitters (e.g., molecular
vibrations) and confined electromagnetic fields gives rise to quantum states
with optical and chemical properties that are different from those of their
precursors. The exploration of these properties has been typically constrained
to the first excitation manifold, the harmonic approximation, ensembles of
two-level systems [Tavis-Cummings (TC) model], or the anharmonic
single-molecule case. The present work studies, for the first time, a
collective ensemble of identical multi-level anharmonic emitters and their
dipolar interaction with a photonic cavity mode. The permutational properties
of the system allow identifying symmetry classified submanifolds in the energy
spectrum. Notably, in this approach, the number of particles, typically in the
order of several millions, becomes only a parameter from the operational
standpoint, and the size of the dimension of the matrices to diagonalize is
independent of it. The formalism capabilities are illustrated by showing the
energy spectrum structure, up to the third excitation manifold, and the
calculation of the photon contents as a permutationally invariant quantity.
Emphasis is placed on (a) the collective (superradiant) scalings of
light-matter couplings and the various submanifolds of dark (subradiant) states
with no counterpart in the single-molecule case, as well as (b) the delocalized
modes containing more than one excitation per molecule with no equivalent in
the TC model. We expect these findings to be applicable in the study of
non-linear spectroscopy and chemistry of polaritons.
- Abstract（参考訳）: 非調和量子放出体(分子振動など)と閉じ込められた電磁場との相互作用は、前駆体とは異なる光学的および化学的性質を持つ量子状態を引き起こす。
これらの性質の探索は典型的には、最初の励起多様体、調和近似、二階系のアンサンブル(Tavis-Cummings (TC) model)、あるいは無調和単分子の場合に制限されている。
本研究は, 初めて, 同一の多レベル非調和エミッタの集合アンサンブルと, フォトニックキャビティモードとの双極子相互作用について検討した。
システムの置換特性により、エネルギースペクトル内の対称性を分類した部分多様体を識別することができる。
このアプローチでは、典型的には数百万の順序で粒子の数が操作的観点からのみパラメータとなり、対角化する行列の次元の大きさはそれとは独立である。
定式化能力は、エネルギースペクトル構造を示し、第3の励起多様体までを示し、光子含有量を変分不変量として計算することによって示される。
強調されるのは
(a)光-物質カップリングの集団的(超ラジアント)スケーリングと、単分子の場合と対応するものを持たない暗(超ラジアン)状態の様々な部分多様体
b)TCモデルに等価でない分子1分子につき1つ以上の励起を含む非局在化モード。
これらの結果は非線形分光法やポラリトンの化学研究に応用できると期待されている。
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