論文の概要: The relevance of degenerate states in chiral polaritonics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.16695v2
- Date: Tue, 12 Nov 2024 08:20:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-13 13:16:21.933244
- Title: The relevance of degenerate states in chiral polaritonics
- Title（参考訳）: キラル極性理論における縮退状態の関連性
- Authors: Carlos M. Bustamante, Dominik Sidler, Michael Ruggenthaler, Angel Rubio,
- Abstract要約: 本研究では, パリティ違反/キラル光・マター相互作用が, キラル偏光のすべての関連面を捉えるのに必要かどうかを考察する。
この問題は、アキラル理論(ハミルトニアン)がまだキラル解を持っているため、答えは自明ではない。
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- Abstract: In this work we explore theoretically whether a parity-violating/chiral light-matter interaction is required to capture all relevant aspects of chiral polaritonics or if a parity-conserving/achiral theory is sufficient (e.g. long-wavelength/dipole approximation). This question is non-trivial to answer, since achiral theories (Hamiltonians) still possess chiral solutions. To elucidate this fundamental theoretical question, a simple GaAs quantum ring model is coupled to an effective chiral mode of a single-handedness optical cavity in dipole approximation. The bare matter GaAs quantum ring possesses a non-degenerate ground state and a doubly degenerate first excited state. The chiral or achiral nature (superpositions) of the degenerate excited states remains undetermined for an isolated matter system. However, inside our parity-conserving description of a chiral cavity, we find that the dressed eigenstates automatically (ab-initio) attain chiral character and become energetically discriminated based on the handedness of the cavity. In contrast, the non-degenerate bare matter state (ground state) does not show an energetic discrimination inside a chiral cavity within dipole approximation. Nevertheless, our results suggest that the handedness of the cavity can still be imprinted onto these states (e.g. angular momentum and chiral current densities). Overall, above findings highlight the relevance of degenerate states in chiral polaritonics. In particular, because recent theoretical results for linearly polarized cavities indicate the formation of a frustrated and highly-degenerate electronic ground-state under collective strong coupling conditions, which, likewise, is expected to form in chiral polaritonics and thus could be prone to chiral symmetry breaking effects.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,パリティ振動・キラル光・マター相互作用がキラル偏光論のすべての関連面を捉える必要があるのか,あるいはパリティ保存・アキラル理論が十分であるのか(例えば長波長・双極子近似)を理論的に検討する。
この問題は、アキラル理論(ハミルトニアン)がまだキラル解を持っているため、答えは自明ではない。
この基本的な理論的問題を解明するために、単純なGaAs量子環モデルが双極子近似における片手光学キャビティの効果的なキラルモードに結合される。
素体GaAs量子環は非縮退基底状態を持ち、第1励起状態は二重縮退している。
縮退した励起状態のキラル性またはアキラル性(重畳)は、孤立した物質系では未決定のままである。
しかし, キラルキャビティのパリティ保存記述では, 衣服の固有状態が自動的にキラルキャビティに到達し, キャビティのハンドネスに基づいてエネルギー的に識別されることがわかった。
対照的に、非退化素粒子状態(基底状態)は双極子近似内でのカイラルキャビティ内でのエネルギー的識別を示さない。
いずれにせよ, 空洞のハンドネスはこれらの状態(例えば, 角運動量, カイラル電流密度)に印字可能であることが示唆された。
以上の知見は, キラル偏光学における退化状態の関連性を明らかにするものである。
特に、最近の線形偏光キャビティの理論的な結果は、強結合条件下でのフラストレーションと高退化電子基底状態の形成を示しており、これは同様にキラル偏光子で形成されることが期待され、したがってキラル対称性の破れの影響が生じる可能性がある。
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