物质的量子电动力学调控：腔增强的铁电相变

光—物质相互作用可被用于定性改变材料的物理性质。近期的理论与实验研究探索了通过强经典电磁辐射驱动多体系统来以光调控物质的可能性，从而为电子或晶格自由度带来含时哈密顿量。为避免不可避免的加热，迄今采用超短激光脉冲的泵浦—探测装置来研究材料中瞬态的光致修饰。在此，我们追求另一方向：通过修改其电磁环境的量子涨落来调控量子物质。与早先关于光增强电子—电子相互作用的提案不同，我们考虑嵌入由金属镜面构成的腔中的偶极量子多体系统，并基于量子光—物质相互作用建立调控其平衡性质的理论框架。我们分析了在强光—物质相互作用区腔内约束所引起的各类基本激发的杂化，包括偶极声子、腔光子以及金属镜面中的等离激元。这种杂化定性改变了集体激发的本质，并可用于在广泛平台上选择性调控能级结构。最值得注意的是，在量子顺电体中，我们表明腔诱导的红外光学声子软化相比块体材料增强了铁电相。我们的发现提示了通过光—物质耦合在无外泵浦下诱导超辐射型相变的有趣可能性。我们还讨论了腔诱导的集体激发修饰在分子材料和激子器件中的可能应用。