Review Abstract

光と物質の超強結合

Ultrastrong coupling between light and matter

2019年1月8日 Nature Reviews Physics 1 : 1 doi: 10.1038/s42254-018-0006-2 (2019)
光と物質の超強結合
拡大する

この10年間で、光と物質の超強結合は、理論的概念から実験的現実へと移行した。超強結合は光と物質の量子相互作用の新たな領域であり、弱結合や強結合を越えて、結合が系における遷移周波数に匹敵する強さになる。弱結合と強結合の実現は、量子系の制御の向上や、レーザー、量子センシング、量子情報処理などの応用につながった。今回我々は、超強結合を示す量子系について概説し、仮想励起を伴うエンタングルした基底状態、非線形光学の新たな可能性、いくつかの重要な物理モデルとの関係について論じる。また、現在超強結合を実現している超伝導回路、有機分子、半導体ポラリトン、オプトメカニカルシステムなどの多くの実験装置構成についても概説する。最後に、超強結合の実現によって物理学や化学の分野で可能になると考えられる多くの応用について考察する。

Anton Frisk Kockum, Adam Miranowicz, Simone De Liberato, Salvatore Savasta and Franco Nori

Corresponding Author

フランコ ノリ
理化学研究所 Nori理論量子物理研究室

Ultrastrong coupling between light and matter has, in the past decade, transitioned from a theoretical idea to an experimental reality. It is a new regime of quantum light–matter interaction, which goes beyond weak and strong coupling to make the coupling strength comparable to the transition frequencies in the system. The achievement of weak and strong coupling has led to increased control of quantum systems and to applications such as lasers, quantum sensing, and quantum information processing. Here we review the theory of quantum systems with ultrastrong coupling, discussing entangled ground states with virtual excitations, new avenues for nonlinear optics, and connections to several important physical models. We also overview the multitude of experimental setups, including superconducting circuits, organic molecules, semiconductor polaritons, and optomechanical systems, that have now achieved ultrastrong coupling. We conclude by discussing the many potential applications that these achievements enable in physics and chemistry.

プライバシーマーク制度