論文の概要: Light-matter interaction inside an optical cavity: A perspective

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.14266v2
• Date: Sun, 27 Apr 2025 13:34:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:52.686354
• Title: Light-matter interaction inside an optical cavity: A perspective
• Title（参考訳）: 光空洞内における光・物質相互作用--展望
• Authors: Anneswa Paul, Upendra Harbola,
• Abstract要約: 我々は、RWAの妥当性に応じて、光物質結合を4つのレシスタンスに分類した。その4つのレシスタンスは、中等度で強い、0.1 の lambda/omega_cleq 0.5$、ウルトラストロング、0.5 の leqlambda/omega_cleq 1.0$、ディープストロング、$lambda/omega_cgeq 1.0$。
• 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: Light-matter interaction inside an optical cavity and formation of polaritonic states have gained interest in the past decades as it has direct applications in many research fields. Different regimes of light-matter coupling have been studied using different approximations, one of which is rotating wave approximation(RWA), which is said to be valid for weak coupling and near resonant regimes. In this study, we have categorized the light-matter coupling into four regimes depending on the validity of the RWA as moderate, $\lambda/\omega_c\leq 0.1$, strong, $0.1 \leq \lambda/\omega_c\leq 0.5$, ultra-strong, $0.5 \leq\lambda/\omega_c\leq 1.0$ and deep-strong, $\lambda/\omega_c\geq 1.0$ coupling, where $\lambda$ is the coupling strength and $\omega_c$ is the cavity frequency. In experiments, vacuum Rabi-splitting has been observed which is a clear indication of formation of polaritonic states. It is a common misunderstanding that the cavity remains in vacuum state when the coupled system is in the ground state. Here we show that upon coupling, the cavity has non-zero excitation even in the ground state, which is not captured by RWA. In fact, RWA breaks down completely to predict the ground state properties as it fails to capture the interaction between the matter and the cavity field.
• Abstract（参考訳）: 光学キャビティ内の光-物質相互作用と分極状態の形成は、多くの研究分野で直接応用されているため、過去数十年間で関心を集めている。 異なる近似を用いて光-物質結合の異なる状態が研究され、そのうちの1つは回転波近似(RWA)であり、弱い結合とほぼ共鳴状態に有効であると言われている。 本研究では、RWAの妥当性に応じて、光物質結合を4つのレシブに分類した。$\lambda/\omega_c\leq 0.1$, strong, $0.1 \leq \lambda/\omega_c\leq 0.5$, Ultra-strong, $0.5 \leq\lambda/\omega_c\leq 1.0$, deep-strong, $\lambda/\omega_c\geq 1.0$。 実験では、偏光状態の形成の明確な兆候である真空ラビ分離が観測されている。 結合系が基底状態にある場合、空洞が真空状態のままであることは一般的な誤解である。 ここでは,RWAが捕捉しない基底状態においても,空洞は非ゼロ励起を有することを示す。 実際、RWAは物質と空洞場の相互作用を捉えないため、基底状態の特性を予測するために完全に分解される。

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