泊肃叶极化子作为探测凯克物理平台

两个能级原子群体与量化电磁场相互作用的问题——即 Dicke 哈密顿量——在量子光学中已广泛研究。然而，探索类似物理的实验努力通常采用可描述为简单谐振子（即等间距能级梯度）的玻色子物质模式（如声子、磁子和电子强子），在凯克模型中更为适用。本文考察了在 Gd$_3$Ga$_5$O$_{12}$ 中，准强耦合一个一致光模式与一群 paramagnetic 自旋的情形——这是一个有限层级系统。通过磁场将 Gd$^{3+}$ 离子的电阻导共振调谐至 Fabry--Pérot 腔模，导致形成自旋--光子混合态，即泊肃叶极化子。我们观察到，随温度升高，测量于真空拉比切分的数据表明光--物质耦合强度呈下降，这可由有限层级系统中较低能态与较高能态之间 population 差异随温度变化的特征解释。此发现表明，自旋--玻色子系统更符合 Dicke 模型，且相对于玻色子--玻色子系统，在追求ultrastrong耦合光--物质混合体的实验实现方面具有优势。