論文の概要: Microscopic quantum description of surface plasmon polaritons: revealing intrinsic ultrastrong light-matter coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.11297v1
• Date: Fri, 16 Jan 2026 13:52:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-19 20:21:50.510206
• Title: Microscopic quantum description of surface plasmon polaritons: revealing intrinsic ultrastrong light-matter coupling
• Title（参考訳）: 表面プラズモン分極の微視的量子的記述--固有の超強光-物質結合を明らかにする
• Authors: Florian Maurer, Thomas F. Allard, Yanko Todorov, Guillaume Weick, David Hagenmüller,
• Abstract要約: 我々は任意の金属-誘電体幾何学に有効な表面プラズモン分極の微視的量子理論を開発した。 特定の用途として、放射周波数シフトや崩壊を含む金属ナノ粒子の局在化表面プラズモンモードを復元する。 我々の量子処理は、金属-誘電体界面における光-物質相互作用が本質的に超強結合状態にあることをさらに明らかにしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.39146761527401425
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop a microscopic quantum theory of surface plasmon polaritons valid for arbitrary metal-dielectric geometries. Our framework is based on the Power-Zienau-Woolley representation of quantum electrodynamics, which provides an optimal separation between electronic and photonic degrees of freedom and is therefore particularly well suited for constructing quantum descriptions of polaritonic excitations in strongly dispersive media. Within this formulation, the fundamental electronic oscillator is identified as the bulk plasmon mode, which is nonperturbatively coupled to the radiative continuum of free photon modes. This coupling induces a geometry-dependent renormalization of the bulk plasma frequency, giving rise to confined plasmonic resonances. As specific applications, we recover the localized surface plasmon modes of metallic nanoparticles, including radiative frequency shifts and decay, as well as the exact dispersion relation of propagating surface plasmon polaritons at planar interfaces. Our quantum treatment further reveals that light-matter interactions at metal-dielectric interfaces are inherently in the ultrastrong coupling regime. As a result, in the quasistatic limit, the system exhibits unconventional ground-state quantum fluctuations that can be controlled through the refractive index. These results open new intriguing perspectives in the field of quantum plasmonics.
• Abstract（参考訳）: 我々は任意の金属-誘電体幾何学に有効な表面プラズモン分極の微視的量子理論を開発した。 我々のフレームワークは、電子自由度とフォトニック自由度を最適に分離する量子電磁力学のパワー・ジエナウ・ウーリー表現に基づいており、強分散媒質における偏光励起の量子記述を構築するのに特に適している。 この定式化では、基本電子発振器をバルクプラズモンモードと同定し、自由光子モードの放射連続体と非摂動的に結合する。 この結合は、バルクプラズマ周波数の幾何依存的な再正規化を誘導し、閉じ込められたプラズモン共鳴を引き起こす。 特定の応用として, 金属ナノ粒子の局所化表面プラズモンモード, 放射周波数シフト, 崩壊, および平面界面における伝播面プラズモン偏光子の正確な分散関係を復元する。 我々の量子処理は、金属-誘電体界面における光-物質相互作用が本質的に超強結合状態にあることをさらに明らかにしている。 その結果、準静的極限において、この系は屈折率によって制御できる非伝統的な基底状態量子ゆらぎを示す。 これらの結果は量子プラズモン学の分野における新たな興味深い視点を開く。

関連論文リスト

• Photon-mediated interactions and dynamics of coherently driven quantum emitters in complex photonic environments [41.94295877935867]
  ボルン・マルコフのマスター方程式は量子光学現象の記述に広く用いられている。 我々は、このモデリング手法を、マクロ場量子化形式に基づく正確な計算に対してエミッタ対の量子力学に対してベンチマークする。 我々の分析では、レーザー駆動と周波数分割の4つの異なる状態が明らかとなり、有効モデルの精度は著しく異なる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-08-01T09:38:07Z)
• Quantum Electrodynamics of graphene Landau levels in a deep-subwavelength hyperbolic phonon polariton cavity [0.0]
  本研究では, グラフェンランダウの量子電気力学に関する理論的枠組みを構築した。 ポーラリトンの発生について論じ、共鳴量子真空効果の寄与を純粋に静電相互作用の寄与と区別する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-07T20:45:55Z)
• Cavity-Quantum Electrodynamics with Moiré Flatband Photonic Crystals [35.119260614523256]
  量子ドットは、42 psから1692 psまでの40の因子で調整できるが、これは強いパーセルの増強とパーセルの阻害効果に起因する。 我々の発見は、量子インターネットアプリケーションのための量子光源、量子光スイッチ、量子ノードのムーアのフラットバンド化への道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-25T18:52:11Z)
• Nonlinear dynamical Casimir effect and Unruh entanglement in waveguide QED with parametrically modulated coupling [83.88591755871734]
  理論的には、1次元導波路に対して動く2レベル量子ビットの配列について検討する。 この運動の周波数が2倍のクビット共鳴周波数に近づくと、光子のパラメトリック生成と量子ビットの励起を誘導する。 我々は、摂動図式技術と厳密なマスター方程式アプローチの両方を取り入れた包括的一般理論フレームワークを開発する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-30T15:54:33Z)
• Electron-assisted manipulation of polaritonic light-matter states [0.0]
  単色および変調電子波束による強い光・物質結合について検討する。 特に,単層エミッタに隣接したナノフォトニックキャビティからなる根尖ターゲットについて検討した。 変調電子ビームのパワーを極性目標の操作のための量子ツールとして示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-11T16:28:32Z)
• Directional spontaneous emission in photonic crystal slabs [49.1574468325115]
  自発放出は、励起量子エミッタが量子ゆらぎによって基底状態に緩和される基本的な平衡過程である。 これらの光子を介する相互作用を修正する方法の1つは、エミッターの双極子放射パターンを変更することである。 我々の研究は、これらの方向の放出パターンと前述の変数の相互作用を詳しく調べ、未発見の量子光学現象を微調整する可能性を明らかにした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-04T15:35:41Z)
• Multimode Ultrastrong Coupling in Three-Dimensional Photonic-Crystal Cavities [36.212701687134064]
  1次元フォトニック結晶空洞は横面に均一な空間分布を持つ。 製作の課題は、3D-PCCにおける強結合の達成を妨げている。 テラヘルツ周波数3D-PCCにおける多モード超強結合の実現について報告する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-23T21:14:01Z)
• Plasmon mediated coherent population oscillations in molecular aggregates [2.2723634099641004]
  量子放出体と光場の真空ゆらぎとのコヒーレントな結合は、ナノ材料の光学特性と輸送特性を操作する機会を提供する。 ここでは、超高速2次元電子分光法を用いて、金ナノスリットアレイの空間構造されたプラズモン場に結合したJ-アグリゲート励起子の量子力学を探索する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-27T08:57:46Z)
• Formation of Matter-Wave Polaritons in an Optical Lattice [0.0]
  ポラリトン(英: polariton)は、光子の物質励起への強い結合によって形成される準粒子である。 我々は、相互作用する分極相を研究することができる励起子-分極子系の超低温原子類似体を開発する。 我々の研究は、分極性量子物質の研究の新たな可能性を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-09-06T04:46:31Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。