論文の概要: Ultrafast modulation of vibrational polaritons for controlling the
quantum field statistics at mid-infrared frequencies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.06729v1
- Date: Fri, 12 Nov 2021 14:06:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 07:54:24.501530
- Title: Ultrafast modulation of vibrational polaritons for controlling the
quantum field statistics at mid-infrared frequencies
- Title（参考訳）: 超高速振動ポラリトン変調による中赤外周波数の量子場統計制御
- Authors: Johan F. Triana and Felipe Herrera
- Abstract要約: 分子振動を閉じ込めた中赤外キャビティ真空と結合することにより、キャビティ場の光数と4次場統計を、サブピコ秒の時間スケールで可逆的に操作できることを示す。
この研究は、分子ベースの中赤外量子光学デバイスを室温で開発するための道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controlling the quantum field statistics of confined light is a long-standing
goal in integrated photonics. We show that by coupling molecular vibrations
with a confined mid-infrared cavity vacuum, the photocount and quadrature field
statistics of the cavity field can be reversibly manipulated over
sub-picosecond timescales. The mechanism involves changing the cavity resonance
frequency through a modulation of the dielectric response of the cavity
materials using femtosecond UV pulses. For a single anharmonic molecular
vibration in an infrared cavity under ultrastrong coupling conditions, the
pulsed modulation of the cavity frequency can adiabatically produce
mid-infrared light that is simultaneously sub-Poissonian and quadrature
squeezed, depending on the dipolar behavior of the vibrational mode. For a
vibration-cavity system in strong coupling, non-adiabatic polariton excitations
can be produced after the frequency modulation pulse is over, when the system
is initially prepared in the lower polariton state. We propose design
principles for the generation of mid-infrared quantum light by analyzing the
dependence of the cavity field statistics on the shape of the electric dipole
function of the molecule, the cavity detuning at the modulation peak and the
anharmonicity of the Morse potential. Feasible experimental implementations of
the modulation scheme are suggested. This work paves the way for the
development of molecule-based mid-infrared quantum optical devices at room
temperature.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められた光の量子場統計を制御することは、集積光学における長年の目標である。
分子振動を閉じ込めた中赤外キャビティ真空と結合させることにより、キャビティ場の光数と4次場統計をピコ秒以下の時間スケールで可逆的に操作できることを示す。
この機構は、フェムト秒UVパルスを用いて空洞材料の誘電応答を変調することで空洞共鳴周波数を変化させることを含む。
超強結合条件下での赤外線キャビティ内の単一無調和分子振動の場合、キャビティ周波数のパルス変調は、振動モードの双極子挙動に応じて、サブポアソニアンと四次スクイズドを同時に発生する中赤外光を生成することができる。
強いカップリングを有する振動キャビティ系では、システムが最初に下方ポラリトン状態で調製されたとき、周波数変調パルスが終了すると非断熱ポラリトン励起が生成される。
本研究では, 分子の電気双極子関数の形状, 変調ピークでの共振, モースポテンシャルの非調和性に対するキャビティ場統計の依存性を解析し, 中赤外量子光発生のための設計原理を提案する。
変調方式の有望な実験的実装を提案する。
この研究は、分子ベースの中赤外量子光学デバイスを室温で開発するための道を開いた。
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