Чи впливають квантові ефекти на енергію поляритонних станів?

Abstract

Якщо ансамбль молекул помістити всередину нанорозмірної порожнини Фабрі-Перо, здатної захопити фотон, резонансний з перехідним рівнем молекули, фотонний і молекулярний (екситонні) стани обміняються енергією. Якщо обмін енергією між двома станами відбувається швидше, ніж швидкість розпаду будь-якого стану, може утворитися пара гібридизованих станів світло-матерія, відомих як поляритони. Поляритони, що включають один фотон і один тип молекулярного збудження, можна моделювати за допомогою дворівневого гамільтоніана, при цьому власні значення матриці виступають як енергії станів поляритонів. Під час резонансу поділ між двома поляритонними станами називається розщепленням Рабі та пропорційний квадратному кореню з концентрації молекул, які беруть участь у зв’язку. У цьому рукописі аналізуються дані, отримані з раніше повідомлених вимірювань поляритону в порожнині, і виявлено, що в той час як зв’язок між квадратним коренем із концентрації та розщепленням Рабі виконується для загальної різниці енергій між станами поляритону, спостерігається, що цей зв’язок не для окремих рівнів енергії поляритону. У спробі якісно пояснити цю розбіжність використовуються базова частинка в коробковій моделі та моделі гармонічних осциляторів квантової механіки.