論文の概要: Unconventional saturation effects at intermediate drive in a lossy
cavity coupled to few emitters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.00595v2
- Date: Fri, 17 Feb 2023 18:03:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 19:45:30.978673
- Title: Unconventional saturation effects at intermediate drive in a lossy
cavity coupled to few emitters
- Title（参考訳）: 少数のエミッタに結合した損失空洞の中間駆動における非対称飽和効果
- Authors: Therese Karmstrand, Benjamin Rousseaux, Anton Frisk Kockum, Timur
Shegai, G\"oran Johansson
- Abstract要約: 中間強度の共振外部駆動に対するキャビティの非線形応答について検討した。
この状態において、$(N+1)$- Photonプロセスはキャビティが$N$エミッターに結合するときに支配される。
観測された効果の中心条件は大きな協調性であり, キャビティとエミッタの崩壊速度は集合キャビティ-エミッタ相互作用強度の2乗よりもはるかに小さい。
- 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: Recent technological advancements have enabled strong light-matter
interaction in highly dissipative cavity-emitter systems. However, in these
systems, which are well described by the Tavis-Cummings model, the considerable
loss rates render the realization of many desirable nonlinear effects, such as
saturation and photon blockade, problematic. Here we present another effect
occurring within the Tavis-Cummings model: a nonlinear response of the cavity
for resonant external driving of intermediate strength, which makes use of
large cavity dissipation rates. In this regime, $(N+1)$-photon processes
dominate when the cavity couples to $N$ emitters. We explore and characterize
this effect in detail, and provide a picture of how the effect occurs due to
destructive interference between the emitter ensemble and the external drive.
We find that a central condition for the observed effect is large
cooperativity, i.e., the product of the cavity and emitter decay rates is much
smaller than the collective cavity-emitter interaction strength squared.
Importantly, this condition does not require strong coupling. We also find an
analytical expression for the critical drive strength at which the effect
appears. Our results have potential for quantum state engineering, e.g., photon
filtering, and could be used for the characterization of cavity-emitter systems
where the number of emitters is unknown. In particular, our results open the
way for investigations of unique quantum-optics applications in a variety of
platforms that neither require high-quality cavities nor strong coupling.
- Abstract（参考訳）: 最近の技術進歩により、高い散逸性キャビティ・エミッタシステムにおいて強い光・物質相互作用が可能となった。
しかし、Tavis-Cummingsモデルでよく説明されているこれらの系では、かなりの損失率によって飽和や光子遮断といった多くの望ましい非線形効果の実現が問題となる。
ここでは、Tavis-Cummingsモデル内で発生する別の効果として、中間強度の共振外部駆動に対するキャビティの非線形応答があり、大きなキャビティの散逸率を利用する。
この状態において、$(N+1)$- Photonプロセスはキャビティが$N$エミッターに結合するときに支配される。
我々は,エミッタアンサンブルと外部ドライブとの破壊的干渉による効果について,この効果を詳細に検討し,考察する。
観測された効果の中心条件は大きな協調性であり, キャビティとエミッタの崩壊速度は集合キャビティ-エミッタ相互作用強度の2乗よりもはるかに小さい。
重要なことに、この条件は強い結合を必要としない。
また、その効果が現れる臨界駆動強度の解析的表現も見出す。
我々の結果は、例えば光子フィルタリングのような量子状態工学の可能性を秘めており、エミッタの数が不明なキャビティ・エミッター系のキャラクタリゼーションに使用できる。
特に,我々は,高品質のキャビティや強い結合を必要としない様々なプラットフォームにおける,ユニークな量子光学応用の研究の道を開く。
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