論文の概要: Interplay between external driving, dissipation and collective effects in the Markovian and non-Markovian regimes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.03297v1
• Date: Fri, 4 Oct 2024 10:18:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-02 23:08:51.600777
• Title: Interplay between external driving, dissipation and collective effects in the Markovian and non-Markovian regimes
• Title（参考訳）: マルコフ政権と非マルコフ政権における外的運転・散逸・集団的影響の相互作用
• Authors: Roie Dann,
• Abstract要約: 本研究では、ボゾン場に同時に結合した駆動光学系における開系現象について検討する。 フォトニック結晶に結合したマイクロキャビティの線形系について、環境相互作用と外部制御が適用されたコヒーレントドライブに有意な非マルコフ補正を引き起こすことを解析的に示す。 非線型性の影響を解析し、正確な擬モード解に対してベンチマークし、マルコフ体制の確立されたマスター方程式と比較する。
• 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: The evolution of quantum optical systems is determined by three key factors: the interactions with their surrounding environment, externally controlled lasers and between the different system components. Understanding the interplay between the three dynamical contributions is essential for the study of out-of-equilibrium phenomena as well as technological applications. The present study investigates open system phenomena in driven optical systems coupled simultaneously to a bosonic field. For a linear system of micro-cavities coupled to a photonic crystal, it is analytically shown that environmental interaction and external control cause significant non-Markovian corrections to the applied coherent drive. Additionally, collective cross-driving effects arise when multiple modes are coupled to the same field, where a laser applied to one mode effectively drives other modes. Based on the linear solution, a non-Markovian master equation for two-level emitters is derived. Remarkably, the proposed equation of motion remains accurate even for moderate driving intensities, where emitters cannot be approximated by bosonic modes. The influence of the non-linearity is analyzed and benchmarked against an exact pseudo-mode solution, and compared with established master equations in the Markovian regime. Within this regime, the comparison demonstrates the presence of short-time non-Markovian effects at times well beyond the inverse of the environment's bandwidth, and memory effects induced by short laser pulses. These findings offer valuable insights into the driven open system dynamics of quantum optical systems, impurities embedded in solid-state materials, molecular systems, and more, paving the way for precise control of their quantum states.
• Abstract（参考訳）: 量子光学系の進化は、周囲環境との相互作用、外部制御レーザー、異なるシステムコンポーネント間の相互作用の3つの重要な要素によって決定される。 3つの動的寄与の間の相互作用を理解することは、非平衡現象や技術応用の研究に不可欠である。 本研究では、ボゾン場に同時に結合した駆動光学系における開系現象について検討する。 フォトニック結晶に結合したマイクロキャビティの線形系について、環境相互作用と外部制御が適用されたコヒーレントドライブに有意な非マルコフ補正を引き起こすことを解析的に示す。 さらに、複数のモードが同じフィールドに結合され、あるモードに印加されたレーザーが他のモードを効果的に駆動するときに、集合的なクロスドライブ効果が生じる。 線形解に基づいて、2レベルエミッターに対する非マルコフ的マスター方程式が導出される。 注目すべきことに、提案された運動方程式は、ボソニックモードではエミッタを近似できない中程度の駆動強度でも正確である。 非線型性の影響を解析し、正確な擬モード解に対してベンチマークし、マルコフ体制の確立されたマスター方程式と比較する。 この状態の中では、短時間の非マルコフ効果が環境の帯域幅の逆数を超え、短いレーザーパルスによって引き起こされるメモリ効果を示す。 これらの発見は、量子光学系の駆動されたオープンシステムのダイナミクス、固体材料に埋め込まれた不純物、分子システムなどに関する貴重な洞察を与え、量子状態の正確な制御の道を開いた。

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