論文の概要: Ultrastrong light-matter interaction in a photonic crystal
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.14972v1
- Date: Thu, 29 Sep 2022 17:43:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-24 10:15:58.563908
- Title: Ultrastrong light-matter interaction in a photonic crystal
- Title（参考訳）: フォトニック結晶における超強光間相互作用
- Authors: Andrei Vrajitoarea, Ron Belyansky, Rex Lundgren, Seth Whitsitt, Alexey
V. Gorshkov, Andrew A. Houck
- Abstract要約: フォトニック結晶の多くの離散モードに結合した1つの人工原子で多体現象を探索する。
実験は回路QEDパラダイムを用いて超強光物質結合状態に達する。
量子ビットによって媒介される効果的な光子-光子相互作用を爆発させると、駆動系は強い相関を持つ光子の連続的な貯留体として構成できる。
- 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: Harnessing the interaction between light and matter at the quantum level has
been a central theme in the fields of atomic physics and quantum optics, with
applications from quantum computation to quantum metrology. Combining complex
interactions with photonic synthetic materials provides an opportunity to
investigate novel quantum phases and phenomena, establishing interesting
connections to condensed matter physics. Here we explore many-body phenomena
with a single artificial atom coupled to the many discrete modes of a photonic
crystal. This experiment reaches the ultrastrong light-matter coupling regime
using the circuit QED paradigm, by galvanically coupling a highly nonlinear
fluxonium qubit to a tight-binding lattice of microwave resonators. In this
regime, the transport of a single photon is strongly modified by the presence
of multi-photon bound states, owing to interactions that break particle number
conservation. Exploiting the effective photon-photon interactions mediated by
the qubit, the driven system can be configured as a continuous reservoir of
strongly-correlated photons, a resource of interest for quantum networks. This
work opens exciting prospects for exploring nonlinear quantum optics at the
single-photon level and stabilizing entangled many-body phases of light.
- Abstract（参考訳）: 量子レベルでの光と物質間の相互作用の調和は、量子物理学や量子光学の分野において中心的なテーマであり、量子計算から量子計量学への応用がある。
複雑な相互作用とフォトニック合成材料を組み合わせることで、新しい量子相や現象を研究する機会となり、凝縮物質物理学と興味深いつながりが確立される。
ここでは、フォトニック結晶の多くの離散モードに結合した単一の人工原子による多体現象を探索する。
この実験は、高非線形フラクソニウム量子ビットをマイクロ波共振器の強結合格子にガルバニカルに結合させることにより、回路QEDパラダイムを用いて超強光物質結合状態に達する。
この状態において、単一光子の輸送は、粒子数の保存を損なう相互作用のため、多光子境界状態の存在によって強く修正される。
量子ビットによって媒介される効果的な光子-光子相互作用を爆発させると、駆動系は量子ネットワークの関心資源である強相関光子の連続的な貯留体として構成できる。
この研究は、単一光子レベルで非線形量子光学を探索し、絡み合った多体位相を安定化するエキサイティングな展望を開く。
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