論文の概要: Characterization of Polariton Dynamics in a Multimode Cavity: Noise-enhanced Ballistic Expansion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.11051v1
- Date: Mon, 14 Oct 2024 19:58:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-16 14:00:34.922487
- Title: Characterization of Polariton Dynamics in a Multimode Cavity: Noise-enhanced Ballistic Expansion
- Title（参考訳）: マルチモードキャビティにおけるポラリトンダイナミクスのキャラクタリゼーション:騒音増強弾道膨張
- Authors: Ilia Tutunnikov, Md Qutubuddin, H. R. Sadeghpour, Jianshu Cao,
- Abstract要約: マルチモードマイクロキャビティに埋め込まれたノイズエミッタ格子におけるパケットダイナミクスの理論解析を行う。
雑音のないケースとノイズのないケースの両方で、一連の動的現象を明らかにする。
この研究は、複雑なシステムにおける光-物質相互作用に焦点をあてた将来の実験の道を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Advances in optical measurements enable precise tracking of cavity polariton dynamics with exceptional spatiotemporal resolution. Building on these developments, we present a comprehensive theoretical analysis of wave packet dynamics in a noisy emitter lattice embedded in a multi-mode microcavity. We uncover a series of dynamic phenomena in both the noise-free and noisy cases: (i) In the noise-free case, the emitters' probability density splits into two Gaussians whose group velocities are defined by the lower and upper polariton branches. (ii) Noise induces dephasing and leads to multiple dynamical stages with different time scales spanning several orders of magnitude. These stages include, in order of increasing duration: underdamped Rabi oscillations; damping of the center of mass velocity of the emitters' probability density; population thermalization; and the transition from the ballistic to the diffusive regimes of the probability density spreading. (iii) Most strikingly, dephasing enhances the ballistic spreading, which persists for several orders of magnitude longer than it does without a cavity. Some of our predictions align with recent experimental observations, while others can be tested in existing platforms. Understanding wave packet dynamics across multiple time scales in the presence of noise is crucial for optimizing polaritonic devices. This study paves the way for future experiments focused on light-matter interactions in complex systems.
- Abstract（参考訳）: 光測定の進歩は、例外的な時空間分解能を持つキャビティ偏光子ダイナミクスの正確な追跡を可能にする。
これらの発展を基盤として,マルチモードマイクロキャビティに埋め込まれたノイズエミッタ格子におけるウェーブパケットのダイナミクスの包括的理論的解析を行う。
雑音のないケースとノイズのないケースの両方で、一連の動的現象を発見します。
i) ノイズフリーの場合、エミッタの確率密度は、群速度が下方偏光子分岐と上方偏光子分岐で定義される2つのガウス分布に分裂する。
(II)雑音は強調を誘導し、数桁の時間スケールの異なる複数の動的ステージを誘導する。
これらの段階は、持続時間の増加の順に、過度なラビ振動、エミッタの確率密度の質量速度の中心の減衰、人口熱化、そして確率密度の拡散の弾道的な状態から拡散的な状態への移行を含む。
(三)最も顕著に、軽蔑は弾道拡散を促進させ、空洞のないものより数桁長く持続する。
いくつかの予測は最近の実験結果と一致しており、他の予測は既存のプラットフォームでテストすることができる。
偏光デバイスを最適化するためには、ノイズの存在下で複数の時間スケールにわたる波動パケットのダイナミクスを理解することが不可欠である。
この研究は、複雑なシステムにおける光-物質相互作用に焦点をあてた将来の実験の道を開くものである。
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