基于光与物质深强耦合的非微扰电磁非线性、n光子反射器与Fock态激光器
量子物理
2023-05-30 v2 光学
摘要
光与物质现已能在耦合强于其裸能量的 regime 中相互作用。量子电动力学的这一深强耦合(DSC) regime 有望挑战关于光与物质物理的诸多传统假设。在此，我们展示该 regime 下光与物质相互作用如何产生与自然存在材料截然不同的电磁非线性。DSC regime 中的激发表现为具有线性能谱的光子，直至一临界激发数，此后系统骤然变得强非谐，从而充当极高阶的有效强度依赖非线性。我们表明该行为允许N光子阻塞（其中 ），促成定性全新的量子光源。例如，此非线性构成一类新增益介质的基础，其集成入激光器或脉泽时产生大Fock态（而非相干态）。此类Fock态原则上可具有比此前任何实现均大数个量级的光子数，并将受由非线性增益与线性损耗间新型平衡保护的耗散所免。我们讨论了所述效应实验实现的路径。
引用
@article{arxiv.2111.07010,
title = {Nonperturbative electromagnetic nonlinearities, n-photon reflectors, and Fock-state lasers based on deep-strong coupling of light and matter},
author = {Nicholas Rivera and Jamison Sloan and Ido Kaminer and Marin Soljacic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.07010},
year = {2023}
}