論文の概要: Comparison of the semiclassical and quantum optical field dynamics in a
pulse-excited optical cavity with a finite number of quantum emitters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.06286v1
- Date: Thu, 11 Nov 2021 15:56:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 09:49:01.329604
- Title: Comparison of the semiclassical and quantum optical field dynamics in a
pulse-excited optical cavity with a finite number of quantum emitters
- Title（参考訳）: パルス励起光共振器と有限個の量子エミッタにおける半古典的及び量子的光学場ダイナミクスの比較
- Authors: K. J\"urgens and F. Lengers and D. Groll and D. E. Reiter and D.
Wigger and T. Kuhn
- Abstract要約: フォトニックキャビティに埋め込まれた1組のN$量子エミッタのスペクトルおよび時間応答について検討した。
光モードのウィグナー関数は、異なるシナリオに対して計算され、光場の量子状態を分析する。
- 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 spectral and temporal response of a set of $N$ quantum emitters embedded
in a photonic cavity is studied. Quantum mechanically, such systems can be
described by the Tavis-Cummings (TC) model of $N$ two-level systems coupled to
a single light mode. Here we compare the full quantum solution of the TC model
for different numbers of quantum emitters with its semiclassical limit after a
pulsed excitation of the cavity mode. Considering different pulse amplitudes,
we find that the spectra obtained from the TC model approach the semiclassical
one for an increasing number of emitters $N$. Furthermore they match very well
for small pulse amplitudes. While we observe a very good agreement in the
temporal dynamics for photon numbers much smaller than $N$, considerable
deviations occur in the regime of photon numbers similar to or larger than $N$,
which are linked to collapse and revival phenomena. Wigner functions of the
light mode are calculated for different scenarios to analyze the quantum state
of the light field. We find strong deviations from a coherent state even if the
dynamics of the expectation values are still well described by the
semiclassical limit. For higher pulse amplitudes Wigner functions similar to
those of Schr\"odinger cat states between two or more quasi-coherent
contributions build up.
- Abstract（参考訳）: フォトニックキャビティに埋め込まれた1組のN$量子エミッタのスペクトルおよび時間応答について検討した。
量子力学的には、そのようなシステムは1つの光モードに結合された$N$2レベルシステムのTavis-Cummings (TC)モデルで記述することができる。
ここでは、様々な数の量子エミッタに対するTCモデルの完全な量子解と、キャビティモードのパルス励起後の半古典的極限を比較する。
異なるパルス振幅を考慮すると、TCモデルから得られたスペクトルが半古典的なスペクトルに近づき、エミッター数が増加するとN$となる。
さらに、小さなパルス振幅に非常によく一致する。
我々は、n$よりはるかに小さい光子数の時間的ダイナミクスにおいて、非常に良い一致を観察する一方で、崩壊や復活現象と関連づけられた、n$より大きい光子数のレジームにおいてかなりの偏差が生じる。
光場の量子状態を分析するために、異なるシナリオのために光モードのウィグナー関数が計算される。
期待値のダイナミクスが半古典的極限によって十分に記述されている場合でも、コヒーレント状態からの強い偏差が見つかる。
より高いパルス振幅では、2つ以上の準コヒーレントな貢献の間のschr\"odinger cat状態と似たウィグナー関数が構築される。
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