Photon Devil's staircase: photon long-range repulsive interaction in lattices of coupled resonators with Rydberg atoms.
Photon Devil's staircase: photon long-range repulsive interaction in lattices of coupled resonators with Rydberg atoms.
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光子魔鬼的阶梯：光子与里德伯原子耦合谐振器晶格中的长程排斥相互作用
DOI：
10.1038/srep11510
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发表时间：
2015-06-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Nori F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Y;Fan J;Liang JQ;Ma J;Chen G;Jia S;Nori F
实现单个光子之间的强相干相互作用是科学和工程中的一个长期目标。在这篇报告中，基于最近的实验装置，我们得到了一个强的光子长程排斥相互作用，通过控制货车德瓦尔斯排斥力铯里德伯原子之间位于不同的腔在扩展的Jaynes-Cummings-Hubbard晶格。我们还发现了这种光子长程排斥相互作用引起的新的量子相位。例如，如果没有光子跳跃，由长程平移对称性破缺引起的光子魔鬼楼梯就会出现。如果发生光子跳跃，我们预测光子浮动的固相，由于运动的颗粒和空穴状缺陷。更重要的是，对于共振情况下的大化学势，即使存在跳跃项，光子跳跃也可以被冻结。我们称这个新相为光子冻结固相。在实验中，这些预测的相位可以通过共振荧光测量极化激元的数量来检测。
The realization of strong coherent interactions between individual photons is a long-standing goal in science and engineering. In this report, based on recent experimental setups, we derive a strong photon long-range repulsive interaction, by controlling the van der Waals repulsive force between Cesium Rydberg atoms located inside different cavities in extended Jaynes-Cummings-Hubbard lattices. We also find novel quantum phases induced by this photon long-range repulsive interaction. For example, without photon hopping, a photon Devil’s staircase, induced by the breaking of long-range translation symmetry, can emerge. If photon hopping occurs, we predict a photon-floating solid phase, due to the motion of particle- and hole-like defects. More importantly, for a large chemical potential in the resonant case, the photon hopping can be frozen even if the hopping term exists. We call this new phase the photon-frozen solid phase. In experiments, these predicted phases could be detected by measuring the number of polaritons via resonance fluorescence.
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