Topology and symmetry-breaking in the strong light-matter coupling regime
Hleð...
Dagsetning
Höfundar
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Útgefandi
University of Iceland, School of Engineering and Natural Sciences, Faculty of Physical Sciences
Úrdráttur
The physics of light-matter interactions is a rapidly developing research area at the junction between condensed matter physics and quantum optics. Depending on the strength of the light-matter interaction the systems behave very differently. In the current thesis, we mainly (but not exclusively), focus on the regime of (ultra)strong light-matter interaction. Typically, the strong coupling regime implies the employment of various low-dimensional semiconductor structures embedded into a microcavity, or irradiation by a strong laser field, or considering cold atoms, trapped in the vicinity of a waveguide. In the current thesis, we investigate various quantum systems and phenomena in the (ultra)strong coupling regime, including:
1)topological insulator based on a two-dimensional array of dressed quantum rings;
2)the new type of a polariton Z topological insulator;
3)Bose-Einstein condensate in a tilted polariton ring;
4)chiral waveguide quantum optomechanics;
5)the new type of a Hall effect for composite particles (excitons), that we refer to as the anomalous exciton Hall effect;
6)transition metal dichalcogenide polaritons in the presence of free carriers; and other related phenomena.
Eðlisfræði víxlverkunar ljóss og efnis þróast hratt sem rannsóknarsvið á mörkum þéttefnisfræði og skammtaljósfræði. Hegðun eðlisfræðikerfa þar sem þessi víxlverkun á við er mjög mismunandi og fer eftir styrkleika þess. Í þessari ritgerð, skoðum við aðallega svið ofursterkrar víxlverkunar ljóss og efnis án þess að einskorða okkur við það. Svið ofursterkrar víxlverkunar ljóss og efnis gefur almennt til kynna notkun á ýmsum lágvídda hálfleiðarakerfum, ágeislun með sterku leysissviði, eða kaldar frumeindir í gildru nálægt bylgjuleiðurum. Ritgerð þessi fjallar um rannsóknir okkar á mismunandi skammtakerfum og fyrirbærum í sviði ofursterkrar kúplunar, svo sem: 1) grenndareinangrara byggða á tvívíðri grind af ágeisluðum skammtahringjum; 2) nýja tegund Z grenndareinangrara byggða á ljósskauteindum; 3) Bose-Einstein þéttingu í hallandi hring ljósskauteindahring; 4) skammtaljósaflfræði með hendnum bylgjuleiðara; 5) nýja tegund Hallhrifa fyrir samsettar eindir (örveindir), sem við köllum afbrigðileg Hallhrif örveinda; 6) hliðarmálms díkalkogeníða (TMD) ljósskauteindir í nærveru frjálsra rafbera; og fleiri tengd fyrirbæri.
Eðlisfræði víxlverkunar ljóss og efnis þróast hratt sem rannsóknarsvið á mörkum þéttefnisfræði og skammtaljósfræði. Hegðun eðlisfræðikerfa þar sem þessi víxlverkun á við er mjög mismunandi og fer eftir styrkleika þess. Í þessari ritgerð, skoðum við aðallega svið ofursterkrar víxlverkunar ljóss og efnis án þess að einskorða okkur við það. Svið ofursterkrar víxlverkunar ljóss og efnis gefur almennt til kynna notkun á ýmsum lágvídda hálfleiðarakerfum, ágeislun með sterku leysissviði, eða kaldar frumeindir í gildru nálægt bylgjuleiðurum. Ritgerð þessi fjallar um rannsóknir okkar á mismunandi skammtakerfum og fyrirbærum í sviði ofursterkrar kúplunar, svo sem: 1) grenndareinangrara byggða á tvívíðri grind af ágeisluðum skammtahringjum; 2) nýja tegund Z grenndareinangrara byggða á ljósskauteindum; 3) Bose-Einstein þéttingu í hallandi hring ljósskauteindahring; 4) skammtaljósaflfræði með hendnum bylgjuleiðara; 5) nýja tegund Hallhrifa fyrir samsettar eindir (örveindir), sem við köllum afbrigðileg Hallhrif örveinda; 6) hliðarmálms díkalkogeníða (TMD) ljósskauteindir í nærveru frjálsra rafbera; og fleiri tengd fyrirbæri.
Lýsing
Efnisorð
Waveguide QED, Quantum optomechanics, Exciton-polaritons, TMD, Strong light-matter coupling, 2D materials, Hall effect, BEC, Eðlisfræði, Skammtafræði, Þéttefnisfræði, Doktorsritgerðir
Citation
Valerii Kozin, 2021, Topology and symmetry-breaking in the strong light-matter coupling regime, PhD thesis, Faculty of Physical Sciences, University of Iceland.