論文の概要: Mode-multiplexing deep-strong light-matter coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06915v1
- Date: Wed, 13 Sep 2023 12:27:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-14 14:19:00.969070
- Title: Mode-multiplexing deep-strong light-matter coupling
- Title（参考訳）: モード多重化深部光物質結合
- Authors: J. Mornhinweg (1 and 2), L. Diebel (1), M. Halbhuber (1), M. Prager
(1), J. Riepl (1), T. Inzenhofer (1), D. Bougeard (1), R. Huber (1), and C.
Lange (2) ((1) Department of Physics, University of Regensburg, Germany, (2)
Department of Physics, TU Dortmund University, Germany)
- Abstract要約: 複数の非共鳴磁気プラズモンモードの協調双極子モーメントを利用する記録-光-マター相互作用の新たな状態を示す。
極端な相互作用は、複数のボゾンモード間の真空エネルギーの強いサブサイクル交換を駆動する。
これは、他の非相互作用モードを結合することによって、相転移を調整するための道を提供する。
- 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: Dressing quantum states of matter with virtual photons can create exotic
effects ranging from vacuum-field modified transport to polaritonic chemistry,
and may drive strong squeezing or entanglement of light and matter modes. The
established paradigm of cavity quantum electrodynamics focuses on resonant
light-matter interaction to maximize the coupling strength
$\Omega_\mathrm{R}/\omega_\mathrm{c}$, defined as the ratio of the vacuum Rabi
frequency and the carrier frequency of light. Yet, the finite oscillator
strength of a single electronic excitation sets a natural limit to
$\Omega_\mathrm{R}/\omega_\mathrm{c}$. Here, we demonstrate a new regime of
record-strong light-matter interaction which exploits the cooperative dipole
moments of multiple, highly non-resonant magnetoplasmon modes specifically
tailored by our metasurface. This multi-mode coupling creates an ultrabroadband
spectrum of over 20 polaritons spanning 6 optical octaves, vacuum ground state
populations exceeding 1 virtual excitation quantum for electronic and optical
modes, and record coupling strengths equivalent to
$\Omega_\mathrm{R}/\omega_\mathrm{c}=3.19$. The extreme interaction drives
strongly subcycle exchange of vacuum energy between multiple bosonic modes akin
to high-order nonlinearities otherwise reserved to strong-field physics, and
entangles previously orthogonal electronic excitations solely via vacuum
fluctuations of the common cavity mode. This offers avenues towards tailoring
phase transitions by coupling otherwise non-interacting modes, merely by
shaping the dielectric environment.
- Abstract（参考訳）: 仮想光子による物質の量子状態の進行は、真空場修飾輸送から分極化学までエキゾチックな効果を生じさせ、光と物質モードの強いゆがみや絡みを引き起こす可能性がある。
空洞量子電磁力学の確立されたパラダイムは、共振光-物質相互作用に注目し、真空ラビ周波数と光のキャリア周波数の比として定義される結合強度$\omega_\mathrm{r}/\omega_\mathrm{c}$を最大化する。
しかし、単一の電子励起の有限振動子強度は、自然限界を$\omega_\mathrm{r}/\omega_\mathrm{c}$とする。
ここでは,超共鳴磁気プラズモンモードの多重双極子モーメントを利用した記録-光-物質相互作用の新たな機構を示す。
このマルチモードカップリングは、6オクターブの光にまたがる20以上のポーラリトン、電子および光モードの1つの仮想励起量子を超える真空基底状態、および$\omega_\mathrm{r}/\omega_\mathrm{c}=3.19$に相当する記録結合強度を生成する。
極端な相互作用は、強磁場物理学に当てはまらない高次非線形性に似た複数のボゾンモード間の真空エネルギーの強いサブサイクル交換を駆動し、共振器モードの真空ゆらぎによってのみ直交電子励起を絡める。
これにより、誘電体環境を形作るだけで、非相互作用モードを結合することで相転移を調整できる。
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