論文の概要: Scattering theory of frequency-entangled biphoton states facilitated by cavity polaritons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16358v1
- Date: Sat, 18 Oct 2025 05:37:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.962436
- Title: Scattering theory of frequency-entangled biphoton states facilitated by cavity polaritons
- Title（参考訳）: 共振器偏光子により促進される周波数共光子状態の散乱理論
- Authors: Andrei Piryatinski, Nishaant Jacobus, Sameer Dambal, Eric R. Bittner, Yu Zhang, Ajay Ram Srimath Kandada,
- Abstract要約: 我々は、周波数-絡み合った光子対とキャビティ・ポラリトン状態とバイポーラリトン状態との相互作用を記述する散乱理論を開発する。
我々は、双光子散乱量子光分光法が、光子空洞の定常状態における偏光子と双偏光子の状態の感度の高いプローブとして最適であると主張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.005053412488216
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The use of quantum light to probe exciton properties in semiconductor and molecular nanostructures typically occurs in the low-intensity regime. A substantial enhancement of exciton-photon coupling can be achieved with photonic cavities, where excitons hybridize with cavity modes to form polariton states. To provide a theoretical framework for interpreting experimental efforts in this direction, we develop a scattering theory describing the interaction of frequency-entangled photon pairs with cavity polariton and bipolariton states under various coupling regime. Employing the Tavis-Cummings model in combination with our scattering approach, we present a quantitative analysis of how polariton/bipolariton interaction with the entangled photon pair modifies its joint spectral amplitude (JSA). Specifically, we examine the effects of the cavity-mode steady-state population, exciton-cavity coupling strength, and different forms of the input photon JSA. Our results show that the entanglement entropy of the scattered photons is highly sensitive to the interplay between the input JSA and the spectral line shapes of the polariton resonances, emphasizing the cavity filtering effects. We argue that biphoton scattering quantum light spectroscopy best serves as a sensitive probe of polariton and bipolariton states in the photon-vacuum cavity steady state.
- Abstract（参考訳）: 半導体および分子ナノ構造における励起子の性質を探索するための量子光の利用は、典型的には低強度状態において起こる。
エキシトン-光子カップリングの相当な増強は、エキシトンがキャビティモードとハイブリダイズして偏光子状態を形成するフォトニックキャビティによって達成できる。
種々の結合状態下での光子対と空洞偏光子および双極子状態との相互作用を記述する散乱理論を開発した。
散乱法と組み合わせたTavis-Cummingsモデルを用いて、光子対とのポラリトン/双ポラリトン相互作用が共振スペクトル振幅(JSA)をどう調節するかを定量的に解析する。
具体的には, キャビティモードの定常状態, エクシトン・キャビティ結合強度, 入力光子JSAの異なる形状の影響について検討した。
その結果,散乱光子の絡み合いエントロピーは,入力JSAとポラリトン共鳴のスペクトル線形状との相互作用に非常に敏感であり,キャビティフィルタリングの効果を強調した。
我々は、双光子散乱量子光分光法が、光子空洞の定常状態における偏光子と双偏光子の状態の感度の高いプローブとして最適であると主張する。
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