相互作用腔室里德伯极化激元理论

光子材料是探索量子物质与量子动力学的新兴平台。里德伯电磁诱导透明的提出为单个光学光子间的强相互作用提供了明确路径。结合精心设计的 optical resonators，如今已能实现对单个光子性质的非凡控制，引入可调规范场的同时赋予光子质量并将其嵌入弯曲空间流形。基于将传播光子间里德伯介导相互作用形式化的工作，我们发展了多模光学谐振腔中相互作用里德伯极化激元理论，其中强相互作用与可调单粒子性质相结合以构建和探测奇异物质。在谐振腔场与里德伯修饰原子系综强耦合下，涌现出称为“腔室里德伯极化激元”的准粒子。我们研究其性质，发现它既继承了光子组分的快速动力学，又继承了原子组分的强相互作用。我们发展了在极化激元彼此接近时适当重正化相互作用的工具，并研究了原子运动对多模极化激元相干性的影响，表明绝大多数原子-极化激元交叉热化通道被强烈抑制。最后，我们提议利用光学谐振腔的重复衍射与再聚焦实现动量空间中局域的相互作用。该工作指明了在适当重正化的强相互作用有效理论中高效建模极化激元量子材料的道路，从而支持光子分数量子霍尔流体与晶体以及光子量子信息处理器和中继器的实验研究。