論文の概要: Fock lasers based on deep-strong coupling of light and matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.07010v1
- Date: Sat, 13 Nov 2021 01:02:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 06:01:16.484083
- Title: Fock lasers based on deep-strong coupling of light and matter
- Title（参考訳）: 光と物質の深い結合に基づくフォックレーザー
- Authors: Nicholas Rivera, Jamison Sloan, Ido Kaminer, Marin Soljacic
- Abstract要約: 光と物質は、結合が素エネルギーよりも強い状態において相互作用することができる。
この状態における光と物質間の相互作用が、いかに電磁的非線形性を引き起こすかを示す。
この非線形性は、レーザーまたはメーザーに統合された新しいタイプの利得媒体の基礎を形成し、大きなフォック状態を生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.67771536773764
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Light and matter can now interact in a regime where their coupling is
stronger than their bare energies. This deep-strong coupling (DSC) regime of
quantum electrodynamics promises to challenge many conventional assumptions
about the physics of light and matter. Here, we show how light and matter
interactions in this regime give rise to electromagnetic nonlinearities
dramatically different from those of naturally existing materials. Excitations
in the DSC regime act as photons with a linear energy spectrum up to a critical
excitation number, after which, the system suddenly becomes strongly
anharmonic, thus acting as an effective intensity-dependent nonlinearity of an
extremely high order. We show that this behavior allows for N-photon blockade
(with $N \gg 1$), enabling qualitatively new kinds of quantum light sources.
For example, this nonlinearity forms the basis for a new type of gain medium,
which when integrated into a laser or maser, produces large Fock states (rather
than coherent states). Such Fock states could in principle have photon numbers
orders of magnitude larger than any realized previously, and would be protected
from dissipation by a new type of equilibrium between nonlinear gain and linear
loss. We discuss paths to experimental realization of the effects described
here.
- Abstract（参考訳）: 光と物質は、結合が素エネルギーよりも強い状態において相互作用することができる。
量子電磁力学のこの深部強結合(DSC)体制は、光と物質の物理学に関する多くの従来の仮定に挑戦することを約束する。
ここでは,光と物質との相互作用が自然に存在する材料の電磁非線形性を劇的に変化させることを示す。
DSC状態の励起は、臨界励起数まで線形エネルギースペクトルを持つ光子として作用し、その後システムは突然強無調和となり、非常に高次の効果的な強度依存性の非線形性として機能する。
この挙動はN-光子遮断($N \gg 1$)を可能にし、定性的に新しい種類の量子光源を可能にする。
例えば、この非線形性は、レーザーやメーザーに統合されると(コヒーレント状態ではなく)大きなフォック状態を生成する新しい種類の利得媒体の基礎を形成する。
このようなフォック状態は、原理的には、これまで実現されたどのものよりも桁違いに大きい光子数を持つことができ、非線形ゲインと線形損失の間の新しいタイプの平衡によって散逸から守られる。
ここでは、実験的な効果の実現への道について論じる。
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