論文の概要: Collective light-matter interaction in plasmonic waveguide quantum electrodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.03142v1
- Date: Tue, 06 Jan 2026 16:11:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-07 17:02:13.015267
- Title: Collective light-matter interaction in plasmonic waveguide quantum electrodynamics
- Title（参考訳）: プラズモン導波路量子電磁力学における集合的光-物質相互作用
- Authors: Zahra Jalali-Mola, Saeid Asgarnezhad-Zorgabad,
- Abstract要約: サブ波長エミッタの時間-ディッケ状態(TDS)が遅い非局在化表面プラズモンモードに結合し、ハイブリッド化プラズモン-ポラリトン(HPP)を形成するとき、概念的に新しい集合-光-光-光-物質相互作用が実現可能であることを示す。
我々は、通常のモード分割の出現を通じて、HPPを記述したRabi振動と長時間の減衰を取得し、弱い結合状態と強い結合状態を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Rabi oscillations characterize light-matter hybridization in the waveguide quantum electrodynamics~(WQED) framework, with their associated decay rates reflecting excitation damping, yet their behavior remains unresolved when collective emitters are coupled to a collective waveguide mode. This scenario reveals a conceptually novel collective-light-collective-matter interaction, realizable when a timed-Dicke state~(TDS) of subwavelength emitters couples to a slow, delocalized surface-plasmon mode, forming a hybridized plasmon-polariton~(HPP). The HPP acquires its directionality from the TDS via momentum matching. It also exhibits plasmonic characteristics, with excitation frequencies following the surface-plasmon dispersion relation. We obtain a Rabi oscillation and a long-time decay that describe the HPP and use them to reveal weak- and strong-coupling regimes through the emergence of normal-mode splitting. By performing a finite-time Lyapunov-exponent analysis, we show that the HPP also exhibits instantaneous decay and identify three distinct decay regimes: early-time rapid, transient-time oscillatory, and long-time classical. Finally, by analyzing the emission spectrum, we observe an anticrossing of the peak doublets~(a feature also seen in cavity QED setups) which originates from quantum vacuum effects and the resulting non-Markovian HPP evolution in our WQED.
- Abstract（参考訳）: ラビ振動は、導波管量子力学のフレームワーク~(WQED)における光-物質ハイブリッド化を特徴とし、関連する崩壊速度は励起減衰を反映するが、集団放出体が集合導波管モードに結合された場合、それらの挙動は未解決のままである。
このシナリオは、サブ波長エミッタのタイムド・ディッケ状態~(TDS)が遅い非局在化表面プラズモンモードに結合し、ハイブリッド化プラズモン・ポラリトン~(HPP)を形成するときに実現可能な、概念的に新しい集合-光-光-光-物質相互作用を明らかにする。
HPPは運動量マッチングによりTDSから方向性を取得する。
また、表面-プラズモン分散関係の後に励起周波数を持つプラズモン特性を示す。
我々は、通常のモード分割の出現を通じて、HPPを記述したRabi振動と長時間の減衰を取得し、弱い結合状態と強い結合状態を明らかにする。
有限時間リアプノフ指数解析により、HPPは即時崩壊も示し、早期急速振動、過渡振動、長期古典の3つの異なる崩壊状態を特定することを示した。
最後に、放射スペクトルを解析することにより、量子真空効果とWQEDにおける非マルコフHPP進化から生じるピークダブルト~(キャビティQED設定にも見られる特徴)の反交差を観察する。
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