論文の概要: Stochastic light in a cavity: A Brownian particle in a scalar potential?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.01414v1
• Date: Sat, 3 Jul 2021 11:38:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-23 16:42:47.259234
• Title: Stochastic light in a cavity: A Brownian particle in a scalar potential?
• Title（参考訳）: 空洞内の確率光:スカラーポテンシャル中のブラウン粒子?
• Authors: J. Busink, P. Ackermans, K. G. Cognee, S. R. K. Rodriguez
• Abstract要約: コヒーレントに駆動される非線形空洞における光の非平衡ダイナミクスは、スカラーポテンシャルにおけるブラウン粒子の平衡力学に似ている。 ここでは、空洞の非線形応答と駆動周波数に応じて、この対応が正確、近似、または分解可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The non-equilibrium dynamics of stochastic light in a coherently-driven nonlinear cavity resembles the equilibrium dynamics of a Brownian particle in a scalar potential. This resemblance has been known for decades, but the correspondence between the two systems has never been properly assessed. Here we demonstrate that this correspondence can be exact, approximate, or break down, depending on the cavity nonlinear response and driving frequency. For weak on-resonance driving, the nonlinearity vanishes and the correspondence is exact: The cavity dissipation and driving amplitude define a scalar potential, the noise variance defines an effective temperature, and the intra-cavity field satisfies Boltzmann statistics. For moderately strong non-resonant driving, the correspondence is approximate: We introduce a potential that approximately captures the nonlinear dynamics of the intra-cavity field, and we quantify the accuracy of this approximation via deviations from Boltzmann statistics. For very strong non-resonant driving, the correspondence breaks down: The intra-cavity field dynamics is governed by non-conservative forces which preclude a description based on a scalar potential only. We furthermore show that this breakdown is accompanied by a phase transition for the intra-cavity field fluctuations, reminiscent of a non-Hermitian phase transition. Our work establishes clear connections between optical and stochastic thermodynamic systems, and suggests that many fundamental results for overdamped Langevin oscillators may be used to understand and improve resonant optical technologies.
• Abstract（参考訳）: コヒーレント駆動の非線形キャビティにおける確率光の非平衡ダイナミクスは、スカラーポテンシャルにおけるブラウン粒子の平衡ダイナミクスに似ている。 この類似性は数十年前から知られていたが、この2つのシステム間の対応は適切に評価されていない。 ここでは, キャビティ非線形応答と駆動周波数に依存して, この対応が正確, 近似, 分解可能であることを実証する。 キャビティの散逸と駆動振幅はスカラーポテンシャルを定義し、ノイズ分散は有効温度を定義し、キャビティ内場はボルツマン統計を満たす。 中程度に強い非共振駆動の場合、対応は近似であり、空洞内場の非線形ダイナミクスを近似的に捉える可能性を導入し、ボルツマン統計からの偏差によってこの近似の精度を定量化する。 キャビティ内場のダイナミクスは、スカラーポテンシャルのみに基づく記述を妨げる非保存力によって制御される。 さらに, この破壊は非エルミート相転移を想起させるキャビティ内磁場変動の位相遷移を伴うことを示した。 我々の研究は、光学系と確率力学系の明確な接続を確立し、過減衰ランジュバン発振器の多くの基本的な結果が共鳴光学技術の理解と改善に利用できることを示唆する。

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