We report on the anharmonic signatures in dissipative polaritons' stationary energy distribution and thermodynamics under external periodic driving. First, we introduce a dynamic model for the dissipative anharmonic Jaynes-Cummings polariton with a generic time-periodic interaction representing modulations of the polariton's energy due to an external force or field. We characterize the stationary state in terms of the exciton, phonon, and interaction energy dependence on the phonon anharmonicity, exciton-phonon coupling strength, and intensity and form of the external field-polariton coupling. Our model also captures the quantum thermodynamics of the driven polariton, which we analyze in connection with the irreversible heat, maximum power, and efficiency of the process. We find considerable differences in energy distribution and thermodynamics between harmonic, moderate, and strongly anharmonic polaritons. Moreover, comparing the external modulations to the phonon and exciton energy, we conclude that the former enhances the polariton's energy storage capacity and is occasionally limited by interference effects and energy saturation at the exciton.
Equivalence between the Hamiltonian and Langevin noise description of plasmon-polaritons in a dispersive and lossy inhomogeneous medium
我们证明了存在于非均匀、有耗和色散介质中的量子电动力学的两种不同描述之间的基本联系，这两种描述基于极化激元的Huttner-Barnett形式[B]。Huttner和S. M. Barnett，Phys.Rev. A 46，4306（1992）]或使用波动电流的朗之万噪声方法[T. Gruner和D.- G. Welsch，Phys.Rev.A53，1818（1996）]。在这项工作中，我们证明了这两种描述的实际等价性，通过引入有效光子态的概念与一些特定的噪声电流分布。我们研究这些结果的计算和解释的量子观测，如波动，相关性和卡西米尔力的影响。
Generalization of the Tavis-Cummings model for multi-level anharmonic systems: insights on the second excitation manifold
在量子发射体的集合中，受限的电磁模式强烈地耦合到集体激发，产生被称为极化激元的光-物质混合态。在这样的条件下，分子系统的离散多级光谱为探索多光子过程提供了一个有吸引力的平台。这项工作的对比预测从Tavis-Cummings（TC）模型，其中的材料是一个集合的两级系统，考虑额外的能级与谐波和非谐波结构的影响。我们讨论了精确的本征谱，直到第二个激发流形，一个任意数量的$N$振荡器集体耦合到一个单一的腔模式的行波近似。详细阐述我们的群论方法[New J. Phys. 23，063081（2021）]，我们将巨大的$N^2\times N^2$哈密顿量（其中$N=10^6-10^{10}$，如实验所示）的强力对角化简化为至多$4\times4$矩阵的对角化。我们彻底讨论了本征态和弱和强非谐性的后果。此外，我们发现双极化激元和非谐跃迁之间的共振条件，双光子吸收可以增强。最后，我们得出结论，在极化激元态的非谐性引起的能量转移变得可以忽略不计的大$N$。因此，用单个或几个发射器的计算定性地不能代表集体强耦合制度的非线性光学响应。我们的工作突出了量子光学的标准模型中没有的腔耦合的多级非谐系统的丰富物理。我们还提供了简明的本征频率和跃迁振幅的列表表达式，这应该作为一个参考，为今后的光谱研究的分子极化激元。
Close encounters between periodic light and periodic arrays of quantum emitters
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心）；Institute for Theoretical Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）
Light-Induced Quantum Self-Trapping of Vibrational Excitons in an Optical Cavity
Université Marie et Louis Pasteur, CNRS, Institut UTINAM (UMR 6213)（玛丽和路易·巴斯德大学，法国国家科学研究中心，UTINAM研究所）；Laboratoire de Chimie Quantique de Strasbourg, Institut de Chimie, CNRS/Université de Strasbourg（斯特拉斯堡量子化学实验室，化学研究所，法国国家科学研究中心/斯特拉斯堡大学）
