論文の概要: Characterization of Polariton Dynamics in a Multimode Cavity (II): Coherent-Incoherent Transition Driven by Photon Loss
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.19671v1
- Date: Fri, 25 Jul 2025 20:52:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-29 16:23:55.886661
- Title: Characterization of Polariton Dynamics in a Multimode Cavity (II): Coherent-Incoherent Transition Driven by Photon Loss
- Title（参考訳）: 多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(II) : 光子損失によるコヒーレント-非コヒーレント遷移
- Authors: Md Qutubuddin, Ilia Tutunnikov, Jianshu Cao,
- Abstract要約: 減衰可変多モードキャビティモデルにおける非エルミート偏光子ダイナミクスについて検討する。
モデルハミルトニアンの複素固有スペクトルは、光子損失によって誘導される不整合コヒーレント遷移を予測できる。
その結果, 分散関係, 群速度, 緩和速度は顕著な特徴を示した。
- 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: Motivated by the recent advances in optical imaging and tracking of wave-packet propagation in optical cavities, we systematically explore the non-Hermitian polariton dynamics within a decay- tunable multimode cavity model. The complex eigen-spectrum of the model Hamiltonian allows us to predict the incoherent-coherent transition induced by photon losses, which defines an exceptional point at resonance and evolves analytically as the wavevector shifts off-resonantly. The resulting dispersion relation, group velocity, and relaxation rate exhibit striking signatures, such as curve crossing, level repulsion, turnover, bifurcation, and coalescence, as the decay rate crosses the critical transition or the wavevector crosses the resonance. The spectral characterization leads to surprising features in the non-Hermitian wave packet dynamics: (i) maximal population relaxation rate at the critical transition; (ii) reversed propagation in the center-of-mass motion; (iii) ballistic-to-diffusion transition; (iv) contraction in the displacement and width of the polariton wave-packet. These dynamical features have complementary symmetry between the upper-polariton (UP) branch and lower-polariton (LP) branch in the two-dimensional phase diagram spanned by the photon decay rate and wavevector. Thus, the combination of complex spectral characterization and non-Hermitian wave packet propagation establishes the photon decay rate as a powerful control parameter for polariton transport, reveals the underlying symmetry in lossy cavities, and presents a starting point to incorporate other dissipative mechanisms.
- Abstract（参考訳）: 光学キャビティにおける光イメージングと波束伝搬の追跡の最近の進歩に触発されて, 減衰可変多モードキャビティモデルにおける非エルミタン偏光子ダイナミクスを系統的に検討した。
モデルハミルトニアンの複素固有スペクトルにより、光子損失によって誘導される不整合コヒーレント遷移を予測できる。
結果として生じる分散関係、群速度、緩和速度は、崩壊速度が臨界遷移を横切るか、波動ベクトルが共鳴を横切るとき、曲線交差、レベル反発、回転、分岐、合体といった顕著な符号を示す。
スペクトル特性は、非エルミート波パケット力学における驚くべき特徴をもたらす。
(i)臨界遷移時の最大人口緩和率
二 質量運動の中心における逆伝播
(三)弾道から拡散への移行
(4)ポラリトン波束の変位と幅の収縮。
これらの動的特徴は、光子崩壊速度と波動ベクトルで表される2次元位相図における上偏光子分岐(UP)と下偏光子分岐(LP)の相補対称性を持つ。
したがって、複素スペクトル特性と非エルミタン波パケット伝搬の組み合わせは、光子崩壊率を偏光子輸送の強力な制御パラメータとして確立し、損失キャビティの基底対称性を明らかにし、他の散逸機構を組み込む出発点を示す。
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