論文の概要: Cavity Quantum Electrodynamics with Hyperbolic van der Waals Materials

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.03712v3
• Date: Sat, 27 May 2023 05:32:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-31 02:14:29.127331
• Title: Cavity Quantum Electrodynamics with Hyperbolic van der Waals Materials
• Title（参考訳）: 双曲ファンデルワールス材料を用いたキャビティ量子電磁力学
• Authors: Yuto Ashida, Atac Imamoglu, Eugene Demler
• Abstract要約: 極性極性ファンデルワールス結晶からなる平面キャビティでカプセル化された2次元電子材料を提案する。 具体的構成として, ナノメートルの六方晶窒化ホウ素層は, 二層グラフェンの単一電子サイクロトロン共鳴において超強結合状態に到達できることを示す。
• 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 ground-state properties and excitation energies of a quantum emitter can be modified in the ultrastrong coupling regime of cavity quantum electrodynamics (QED) where the light-matter interaction strength becomes comparable to the cavity resonance frequency. Recent studies have started to explore the possibility of controlling an electronic material by embedding it in a cavity that confines electromagnetic fields in deep subwavelength scales. Currently, there is a strong interest in realizing ultrastrong-coupling cavity QED in the terahertz (THz) part of the spectrum, since most of the elementary excitations of quantum materials are in this frequency range. We propose and discuss a promising platform to achieve this goal based on a two-dimensional electronic material encapsulated by a planar cavity consisting of ultrathin polar van der Waals crystals. As a concrete setup, we show that nanometer-thick hexagonal boron nitride layers should allow one to reach the ultrastrong coupling regime for single-electron cyclotron resonance in a bilayer graphene. The proposed cavity platform can be realized by a wide variety of thin dielectric materials with hyperbolic dispersions. Consequently, van der Waals heterostructures hold the promise of becoming a versatile playground for exploring the ultrastrong-coupling physics of cavity QED materials.
• Abstract（参考訳）: 量子エミッタの基底状態特性と励起エネルギーは、共振器共振周波数に匹敵する光-物質相互作用強度を持つ共振器量子電磁力学(QED)の超強結合状態に変化することができる。 近年,深部サブ波長スケールの電磁界を包含するキャビティに電子材料を埋め込むことで電子材料を制御する可能性を探究する研究が始まっている。 現在、量子物質の基本的な励起の大部分はこの周波数域にあるため、スペクトルのテラヘルツ(THz)部分における超強結合空洞QEDの実現には強い関心がある。 極性極性ファンデルワールス結晶からなる平面キャビティでカプセル化された2次元電子材料を用いて,この目標を達成するための有望なプラットフォームを提案し,議論する。 具体的構成として, ナノメートルの六方晶窒化ホウ素層は, 二層グラフェンの単一電子サイクロトロン共鳴において超強結合状態に到達できることを示す。 提案したキャビティ・プラットフォームは多種多様な誘電体材料と双曲分散により実現可能である。 その結果、ファン・デル・ワールスのヘテロ構造は、空洞QED材料の超強結合物理を探索するための汎用的な遊び場になることを約束している。

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