多模光子晶体中的超强光-物质相互作用
量子物理
2024-02-23 v2 量子气体
摘要
在量子层面利用光与物质的相互作用一直是原子物理与量子光学的核心主题，其应用涵盖量子计算到量子计量。将复杂相互作用与光子合成材料相结合，为研究新颖量子相与现象提供了机会，并与凝聚态物理建立了有趣的联系。在此，我们利用单个人工原子耦合到光子晶体的多个离散模式来探索多体现象。该实验采用电路量子电动力学范式，通过将高度非线性的fluxonium量子比特与微波谐振腔的紧束缚晶格进行电学连接，达到了超强光-物质耦合 regime。在此 regime 下，由于破坏粒子数守恒的相互作用所产生的多光子束缚态的强烈参与，单光子传输成为一个多体问题。利用量子比特介导的有效光子-光子相互作用，多光子的传输导致复杂的多模动力学，可用于产生强关联光子的连续库，这是量子网络的重要资源。该工作为探索单光子水平的非线性量子光学以及稳定光子的纠缠多体相开辟了令人兴奋的前景。
引用
@article{arxiv.2209.14972,
title = {Ultrastrong light-matter interaction in a multimode photonic crystal},
author = {Andrei Vrajitoarea and Ron Belyansky and Rex Lundgren and Seth Whitsitt and Alexey V. Gorshkov and Andrew A. Houck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.14972},
year = {2024}
}