論文の概要: Driven-Dissipative Landau Polaritons: Two Highly Nonlinearly-Coupled Quantum Harmonic Oscillators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.12321v1
- Date: Mon, 15 Sep 2025 18:00:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-17 17:50:52.702045
- Title: Driven-Dissipative Landau Polaritons: Two Highly Nonlinearly-Coupled Quantum Harmonic Oscillators
- Title（参考訳）: 駆動散逸型ランダウポラリトン:2つの高非線形結合量子高調波発振器
- Authors: Farokh Mivehvar,
- Abstract要約: ランドー準位(Landau level、LLs)は、荷電粒子の逆磁場における大きな縮退した離散エネルギースペクトルである。
光物質結合は、LLと超放射光モードを混合し、ランダウ偏光子と呼ばれるハイブリッド状態を形成する。
この研究は、量子ガス-キャビティ-QED設定における新しい、駆動散逸性ランダウ-ポラリトン物理学のさらなる研究の基礎を築いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Landau levels (LLs) are the massively-degenerate discrete energy spectrum of a charged particle in a transverse magnetic field and lie at the heart of many intriguing phenomena such as the integer and fractional quantum Hall effects as well as quantized vortices. In this Letter, we consider coupling of LLs of a transversely driven charge neutral particle in a synthetic gauge potential to a quantized field of an optical cavity -- a setting reminiscent of superradiant self-ordering setups in quantum gases. We uncover that this complex system can be surprisingly described in terms of two highly nonlinearly-coupled quantum harmonic oscillators, thus enabling a full quantum mechanical treatment. Light-matter coupling mixes the LLs and the superradiant photonic mode, leading to the formation of hybrid states referred to as ``Landau polaritons''. They inherit partially the degeneracy of the LLs and possess intriguing features such as non-zero light-matter entanglement and quadrature squeezing. Depending on the system parameters and the choice of initial state, the system exhibits diverse nonequilibrium quantum dynamics and multiple steady states, with distinct physical properties. This work lays the foundation for further investigating the novel, driven-dissipative Landau-polariton physics in quantum-gas--cavity-QED settings.
- Abstract（参考訳）: ランドー準位(Landau level, LLs)は、荷電粒子の逆磁場における大規模に縮退した離散エネルギースペクトルであり、整数や分数量子ホール効果などの多くの興味深い現象の核にある。
このレターでは、光キャビティの量子化場(量子気体の超放射性自己秩序設定を連想させる)への合成ゲージポテンシャルにおける逆駆動電荷中性粒子のLLの結合について考察する。
この複雑な系は、非線形に結合した2つの量子調和振動子によって驚くほど説明できるので、完全な量子力学的処理が可能になる。
光物質結合はLLと超放射光モードを混合し、「ランダウ偏光子」と呼ばれるハイブリッド状態を形成する。
彼らは部分的にLLsの縮退を継承し、非ゼロの光の絡み合いや二次的なゆがみのような興味深い特徴を持っている。
系のパラメータと初期状態の選択によって、システムは様々な非平衡量子力学と、異なる物理的性質を持つ複数の定常状態を示す。
この研究は、量子ガス-キャビティ-QED設定における新しい、駆動散逸性ランダウ-ポラリトン物理学のさらなる研究の基礎を築いた。
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