論文の概要: Dynamical generation and transfer of nonclassical states in strongly interacting light-matter systems in cavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.01645v1
- Date: Wed, 2 Oct 2024 15:13:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-04 16:23:10.132983
- Title: Dynamical generation and transfer of nonclassical states in strongly interacting light-matter systems in cavities
- Title（参考訳）: キャビティにおける強相互作用光マター系における非古典状態の動的生成と移動
- Authors: Ilia Tutunnikov, Vasil Rokaj, Jianshu Cao, H. R. Sadeghpour,
- Abstract要約: ポラリトンは、光と物質の間の非古典状態の生成と移動を仲介する。
非古典状態は半透明キャビティミラーで抽出でき、非古典状態は時間分解分光法で検出できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose leveraging strong and ultrastrong light-matter coupling to efficiently generate and exchange nonclassical light and quantum matter states. Two initial conditions are considered: (a) a displaced quadrature-squeezed matter state, and (b) a coherent state in a cavity. In both scenarios, polaritons mediate the dynamical generation and transfer of nonclassical states between light and matter. By monitoring the dynamics of both subsystems, we uncover the emergence of beatings in the collective matter oscillations. The beating period depends on the particle density through the vacuum Rabi splitting and peaks sharply under light-matter resonance conditions. For initial condition (a), nonclassicality is efficiently transferred from matter to photons under strong and ultrastrong coupling. However, for initial condition (b), nonclassical photonic states are generated only in the ultrastrong coupling regime due to the counter-rotating terms, highlighting the advantages of ultrastrong coupling. Furthermore, in the ultrastrong coupling regime, distinctive asymmetries relative to cavity detuning emerge in dynamical observables of both light and matter. The nonclassical photons can be extracted through a semi-transparent cavity mirror, while nonclassical matter states can be detected via time-resolved spectroscopy. This work highlights that hybrid polariton states can be utilized for dynamically generating nonclassical states, with potential applications in quantum state transfer.
- Abstract（参考訳）: 我々は、非古典的な光と量子物質状態の効率よく生成および交換するために、強光と超強光の結合を活用することを提案する。
最初の2つの条件が考慮されている。
(a)転位した二次物質状態、及び
b)空洞内のコヒーレントな状態。
どちらのシナリオでも、偏光子は光と物質の間の非古典状態の生成と移動を仲介する。
両方のサブシステムのダイナミクスをモニタリングすることにより、集合体振動におけるビーティングの出現を明らかにする。
ビーティング周期は真空ラビ分裂による粒子密度に依存し、光-物質共鳴条件下では急激なピークとなる。
初期状態について
(a)非古典性は、強結合および超強結合下で物質から光子へ効率的に移動される。
しかし、初期状態では
(b)非古典的フォトニック状態は反回転項により超強結合状態のみに生成され、超強結合の利点を浮き彫りにする。
さらに、超強結合系では、光と物質の両方の動的観測物において、空洞の変形に対する特異な非対称性が出現する。
非古典的な光子は半透明のキャビティミラーで抽出できるが、非古典的な物質状態は時間分解分光法で検出できる。
この研究は、ハイブリッド偏光子状態が非古典状態の動的生成に利用でき、量子状態移動に潜在的に応用できることを強調している。
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