論文の概要: Description of ultrastrong light-matter interaction through coupled harmonic oscillator models and their connection with cavity-QED Hamiltonians

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.11944v1
• Date: Mon, 19 Feb 2024 08:32:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-02-20 17:25:52.731312
• Title: Description of ultrastrong light-matter interaction through coupled harmonic oscillator models and their connection with cavity-QED Hamiltonians
• Title（参考訳）: 調和振動子モデルによる超強光-物質相互作用の記述とキャビティQEDハミルトニアンとの関係
• Authors: Unai Muniain, Javier Aizpurua, Rainer Hillenbrand, Luis Mart\'in-Moreno and Ruben Esteban
• Abstract要約: 古典的結合項の適切な選択は、量子モデルにおける反磁性項の有無に依存する。 量子モデルとの比較により、量子作用素と古典変数との対応性をさらに高めることができる。
• 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: Classical coupled harmonic oscillator models have been proven capable to describe successfully the spectra of many nanophotonic systems where an optical mode couples to a molecular or matter excitation. Although models with distinct coupling terms have been proposed, they are used interchangeably due to their similar results in the weak and strong coupling regimes. However, in the ultrastrong coupling regime, each oscillator model leads to very different predictions. Further, it is important to determine which physical magnitude is associated to each harmonic oscillator of these models in order to reproduce appropriately experimentally measurable quantities in each system. To clarify which classical model must be used for a given experiment, we establish a connection with the quantum description of these systems based on cavity quantum electrodynamics. We show that the proper choice of the classical coupling term depends on the presence or absence of the diamagnetic term in the quantum models and on whether the electromagnetic modes involved in the coupling are transverse or longitudinal. The comparison with quantum models further enables to make the correspondence between quantum operators and classical variables in the oscillator models, in order to extract measurable information of the hybrid modes of the system.
• Abstract（参考訳）: 古典結合調和振動子モデルは、光モードが分子または物質励起と結合する多くのナノフォトニクス系のスペクトルをうまく記述できることが証明されている。 異なる結合項を持つモデルが提案されているが、弱いカップリングレジームと強いカップリングレジームの類似した結果のために相互に使用される。 しかし、超強結合系では、各振動子モデルは全く異なる予測を導く。 さらに、各系で適切に測定可能な量を再現するために、これらのモデルのそれぞれの調和振動子にどの物理大きさが関係しているかを決定することが重要である。 与えられた実験にどの古典的モデルを使う必要があるかを明らかにするため、空洞量子電磁力学に基づくこれらのシステムの量子記述と接続を確立する。 古典的カップリング項の適切な選択は、量子モデルにおける反磁性項の存在の有無と、カップリングに関与する電磁モードが横方向か縦方向かに依存することを示す。 量子モデルとの比較により、システムのハイブリッドモードの計測可能な情報を抽出するために、振動子モデルにおける量子演算子と古典変数の対応付けが可能になる。

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