論文の概要: Linear response of molecular polaritons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15424v1
• Date: Tue, 24 Oct 2023 00:41:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-25 21:11:10.746034
• Title: Linear response of molecular polaritons
• Title（参考訳）: 分子ポラリトンの線形応答
• Authors: Joel Yuen-Zhou and Arghadip Koner
• Abstract要約: 分子エミッタが光キャビティの光子モードに結合する集合的な光物質強結合系は、量子不純物モデルにマッピング可能であることを示す。 分子入力に必要な唯一の分子入力が分子線感受性である線形光学スペクトル(透過,反射,吸収)の単純な解析式を導出する。 この定式化は、温度、障害、振動結合、分子アンサンブルの光学飽和の役割を示す一連の説明例に適用される。
• 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: In this article, we show that the collective light-matter strong coupling regime, where $N$ molecular emitters couple to the photon mode of an optical cavity, can be mapped to a quantum impurity model where the photon is the impurity that is coupled to a bath of anharmonic transitions. In the thermodynamic limit where $N\gg1$, we argue that the bath can be replaced with an effective harmonic bath, leading to a dramatic simplification of the problem into one of coupled harmonic oscillators. We derive simple analytical expressions for linear optical spectra (transmission, reflection, and absorption) where the only molecular input required is the molecular linear susceptibility. This formalism is applied to a series of illustrative examples showcasing the role of temperature, disorder, vibronic coupling, and optical saturation of the molecular ensemble, explaining that it is useful even when describing an important class of nonlinear optical experiments. For completeness, we provide a comprehensive Appendix that includes a self-contained derivation of the relevant spectroscopic observables for arbitrary anharmonic systems (for both large and small $N$) within the rotating-wave approximation. While some of the presented results herein have already been reported in the literature, we provide a unified presentation of the results as well as new interpretations that connect powerful concepts in open quantum systems and linear response theory with molecular polaritonics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,光学キャビティの光子モードにN$分子エミッタが結合する集合光物質強結合系を,光子が不純物である量子不純物モデルにマッピングし,不調和遷移の浴に結合することを示す。 N\gg1$の熱力学限界では、この浴を効果的な調和風呂に置き換えることにより、問題を劇的に単純化して調和振動子の1つにすることができる。 分子入力に必要な唯一の分子入力が分子線感受性である線形光学スペクトル(透過,反射,吸収)の単純な解析式を導出する。 この形式化は、温度、障害、ビブロンカップリング、および分子アンサンブルの光学的飽和の役割を示す一連の例に適用され、非線形光学実験の重要なクラスを記述する際にも有用である。 完全性のために、回転波近似における任意の無調波系(大小ともにN$)に対する分光観測器の自己完結型導出を含む包括的近似を提供する。 提案された結果のいくつかは既に文献で報告されているが、オープン量子系における強力な概念と線形応答理論と分子分極論を結びつける新しい解釈と同様に、結果を統一的に提示する。

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