論文の概要: Unusual Dynamical Properties of Disordered Polaritons in Micocavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04060v2
- Date: Tue, 22 Mar 2022 04:36:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 03:20:28.186083
- Title: Unusual Dynamical Properties of Disordered Polaritons in Micocavities
- Title（参考訳）: マイクロキャビティにおける不規則ポラリトンの特異な動的性質
- Authors: Georg Engelhardt and Jianshu Cao
- Abstract要約: ファノ・アンダーソンモデルに対するグリーン関数解を開発する。
マイクロキャビティのスペクトルおよび輸送特性に及ぼすエネルギー障害の影響を定量化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The strong light-matter interaction in microcavities gives rise to intriguing
phenomena, such as cavity-mediated transport that can potentially overcome the
Anderson localization. Yet, an accurate theoretical treatment is challenging as
the matter (e.g.,molecules) are subject to large energetic disorder. In this
article, we develop the Green's function solution to the Fano-Anderson model
and use the exact analytical solution to quantify the effects of energetic
disorder on the spectral and transport properties in microcavities. Starting
from microscopic equation of motions, we derive an effective non-Hermitian
Hamiltonian and predict a set of scaling laws: (i) The complex eigen-energies
of the effective Hamiltonian exhibit an exceptional point, which leads to
underdamped coherent dynamics in the weak disorder regime, where the decay rate
increases with disorder, and overdamped incoherent dynamics in the strong
disorder regime, where the slow decay rate decreases with disorder. (ii) The
total density of states of disordered ensembles can be exactly partitioned into
the cavity, bright-state and dark-state local density of states, which are
determined by the complex eigen solutions and can be measured via spectroscopy.
(iii) The cavity-mediated relaxation and transport dynamics are intimately
related such that the energy-resolved relaxation and transport rates are
proportional to the cavity local density of states. The ratio of the disorder
averaged relaxation and transport rates equals the molecule number, which can
be interpreted as a result of a quantum random walk. (iv) A turnover in the
rates as a function of disorder or molecule density can be explained in terms
of the overlap of the disorder distribution function and the cavity local
density of states. These findings reveal the significant impact of the dark
states on the transport properties of disordered ensembles in cavities.
- Abstract（参考訳）: マイクロキャビティにおける強い光-物質相互作用は、アンダーソンの局在を克服できるキャビティ媒介輸送のような興味深い現象を引き起こす。
しかし、正確な理論的な処理は、物質(例えば、分子)が大きなエネルギー障害の対象となるため困難である。
本稿では,ファノ・アンダーソンモデルに対するグリーン関数法を開発し,精巧な解析解を用いて,微小キャビティのスペクトル・輸送特性に対するエネルギー障害の影響を定量化する。
運動の微視的方程式から始め、有効な非エルミートハミルトニアンを導出し、スケーリング則のセットを予測する。
一 実効ハミルトニアンの複素固有エネルギーは例外的な点を示し、これは弱障害状態において崩壊速度が障害によって増加する弱障害状態において過大なコヒーレントダイナミクスをもたらし、強障害状態においては緩やかな崩壊速度が障害によって減少する非コヒーレントダイナミクスを過大に破壊する。
(ii)乱れたアンサンブルの状態の総密度は、複素固有解によって決定され、分光によって測定できる状態のキャビティ、明るい状態、暗い状態の密度に正確に分割することができる。
(iii) キャビティを媒介とする緩和と輸送動力学は, エネルギー分解緩和と輸送速度がキャビティ局所状態密度に比例するように密接な関係にある。
障害の平均緩和と輸送率の比率は分子数と等しいが、これは量子ランダムウォークの結果と解釈できる。
(iv)乱れや分子密度の関数としての率のターンオーバーは、乱れ分布関数と状態の空洞局所密度の重なりによって説明することができる。
これらの結果から,暗黒状態がキャビティの混乱したアンサンブルの輸送特性に与える影響が示唆された。
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