論文の概要: Quantum Electrodynamical Metamaterials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02656v1
- Date: Tue, 6 Sep 2022 17:14:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-27 18:20:43.994386
- Title: Quantum Electrodynamical Metamaterials
- Title（参考訳）: 量子電気力学メタマテリアル
- Authors: Josephine Yu, Jamison Sloan, Nicholas Rivera, and Marin Soljacic
- Abstract要約: 量子電気力学系に対する線形応答に基づくフレームワークを開発し,光-物質結合が光応答に与える影響について検討する。
結合が弱い状態から深い結合状態へと変化するにつれて、単純な2レベルシステムから効果的に透明になる光学的挙動が見つかる。
我々の手法は最終的に、低損失で高密度なモードで新しいメタマテリアルを設計するためのフレームワークと、調整可能な(単光子)非線形性を提供するかもしれない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4511592291222315
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent experiments have revealed ultrastrong coupling between light and
matter as a promising avenue for modifying material properties, such as
electrical transport, chemical reaction rates, and even superconductivity.
Here, we explore (ultra)strong coupling as a means for manipulating the optical
response of metamaterials based on ensembles of constituent units individually
in the ultrastrong coupling regime. We develop a framework based on linear
response for quantum electrodynamical systems to study how light-matter
coupling affects the optical response. We begin by applying this framework to
find the optical response of a two-level emitter coupled to a single cavity
mode, which could be seen as a "meta-atom" of a metamaterial built from
repeated units of this system. We find optical behaviors ranging from that of a
simple two-level system (Lorentz-oscillator) to effectively transparent, as the
coupling goes from the weak to deep strong coupling regimes. We explore a
one-dimensional chain of these meta-atoms, demonstrating the tunability of its
optical behavior. Our scheme may ultimately provide a framework for designing
new metamaterials with low-loss, highly-confined modes, as well as tunable
(single-photon) nonlinearities.
- Abstract（参考訳）: 最近の実験では、電気輸送、化学反応速度、超伝導などの材料特性を変えるための、光と物質の超強結合が期待できる道として明らかにされている。
本稿では,超強結合系における構成単位のアンサンブルに基づくメタマテリアルの光学的応答を操作する手段として,(ウルトラ)強結合を考察する。
量子電気力学系に対する線形応答に基づくフレームワークを開発し,光-物質結合が光応答に与える影響について検討する。
この枠組みを適用して、単一キャビティモードに結合した2レベルエミッタの光学応答を見つけ、このシステムの繰り返しユニットから構築されたメタマテリアルの「メタ原子」と見なすことができる。
単純な2レベル系(ローレンツオシレータ)から効果的に透明になるまでの光学的挙動は、結合が弱い状態から深い結合状態へと変化するためである。
これらのメタ原子の1次元鎖を探索し、その光学的挙動のチューニング性を示す。
提案手法は最終的に,低損失,高閉じ込めモード,可変(単一光子)非線形性を有する新しいメタマテリアルを設計するためのフレームワークを提供するかもしれない。
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