論文の概要: Nonperturbative Waveguide Quantum Electrodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.08833v5
- Date: Wed, 25 May 2022 00:32:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 19:40:36.136361
- Title: Nonperturbative Waveguide Quantum Electrodynamics
- Title（参考訳）: 非摂動導波路量子力学
- Authors: Yuto Ashida, Takeru Yokota, Atac Imamoglu, Eugene Demler
- Abstract要約: 導波路量子電磁力学の平衡特性について検討する。
連続体における対称性が保護された多体境界状態から有効質量の強い再正規化まで,いくつかの驚くべき特徴が明らかになった。
結果はマイクロ波共振器や光電子結晶に結合した原子と相互作用する超伝導量子ビットの実験に関係している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding physical properties of quantum emitters strongly interacting
with quantized electromagnetic modes is one of the primary goals in the
emergent field of waveguide quantum electrodynamics (QED). When the
light-matter coupling strength is comparable to or even exceeds energies of
elementary excitations, conventional approaches based on perturbative treatment
of light-matter interactions, two-level description of matter excitations, and
photon-number truncation are no longer sufficient. Here we study in and out of
equilibrium properties of waveguide QED in such nonperturbative regimes on the
basis of a comprehensive and rigorous theoretical approach using an asymptotic
decoupling unitary transformation. We uncover several surprising features
ranging from symmetry-protected many-body bound states in the continuum to
strong renormalization of the effective mass and potential; the latter may
explain recent experiments demonstrating cavity-induced changes in chemical
reactivity as well as enhancements of ferromagnetism or superconductivity. To
illustrate our general results with concrete examples, we use our formalism to
study a model of coupled cavity arrays, which is relevant to experiments in
superconducting qubits interacting with microwave resonators or atoms coupled
to photonic crystals. We examine the relation between our results and
delocalization-localization transition in the spin-boson model; notably, we
point out that a reentrant transition can occur in the regimes where the
coupling strength becomes the dominant energy scale. We also discuss
applications of our results to other problems in different fields, including
quantum optics, condensed matter physics, and quantum chemistry.
- Abstract（参考訳）: 量子電磁モードと強く相互作用する量子エミッタの物理的性質を理解することは、導波路量子電磁力学(qed)の創発的分野における主要な目標の1つである。
光物質結合強度が初等励起のエネルギーに匹敵するあるいは超える場合、光物質相互作用の摂動的処理に基づく従来のアプローチ、物質励起の2レベル記述、光子数トランケーションはもはや不十分である。
本稿では,非摂動的領域における導波路qedの平衡特性について,漸近的デカップリングユニタリ変換を用いた包括的かつ厳密な理論的アプローチに基づいて検討する。
連続体における対称性で保護された多体境界状態から有効質量とポテンシャルの強い再正規化に至るまで、いくつかの驚くべき特徴が明らかになった。
本研究は,マイクロ波共振器やフォトニック結晶に結合した原子と相互作用する超伝導量子ビットの実験に関係している。
スピン-ボーソン模型における非局在化-局所化遷移との関係について検討し, 特に結合強度が支配的なエネルギースケールとなる系において再帰遷移が起こることを指摘した。
また, 量子光学, 凝縮物質物理, 量子化学など, 様々な分野の他の問題に対する実験結果の応用についても検討した。
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