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量子物理

arXiv:2412.01444v3 (quant-ph)
[提交于 2024年12月2日 (v1) ,最后修订 2025年4月7日 (此版本, v3)]

标题: 可见光的尼$_2$分子光学谐振器量化

标题: Quantization of Visible Light by a Ni$_2$ Molecular Optical Resonator

Authors:Miao Meng, Ying Ning Tan, Yu Li Zhou, Zi Cong He, Zi Hao Zhong, Jia Zhou, Guang Yuan Zhu, Chun Y. Liu
摘要: 光学场的量子化是量子光学中的前沿领域,对基础科学和技术应用都有重要意义。 在这里,我们展示了一个二镍配合物(Ni$_2$)能够捕获和量子化经典可见光,表现得像一个单独的量子系统或Jaynes Cummings分子。该复合系统通过将两个能级的NiNi电荷转移跃迁与局部散射场相干耦合形成,产生具有光子反聚束和压缩态的非经典光,这通过非相干共振荧光中的离散光子模式序列得到了验证。 值得注意的是,在这个Ni$_2$系统中,N分子集合的集体耦合随N线性增长,不同于Tavis-Cummings模型,这使得实现超强耦合变得容易。 这一点通过在共振(3.25 eV)处1.2 eV的真空Rabi分裂以及N = 4集合的归一化耦合速率为0.18得到了例证。 单个光子模式产生的量子光能够驱动腔外溶液中的分子场相互作用,深刻地改变了电子状态。 我们的结果确立了Ni$_2$在环境条件下作为量子光学现象的稳健平台,为分子物理、极化子化学和量子信息处理提供了新的途径。
摘要: The quantization of an optical field is a frontier in quantum optics with implications for both fundamental science and technological applications. Here, we demonstrate that a dinickel complex (Ni$_2$) traps and quantizes classical visible light, behaving as an individual quantum system or the Jaynes Cummings molecule.The composite system forms through coherently coupling the two level NiNi charge transfer transition with the local scattering field, which produces nonclassical light featuring photon anti bunching and squeezed states, as verified by a sequence of discrete photonic modes in the incoherent resonance fluorescence. Notably, in this Ni$_2$ system, the collective coupling of N molecule ensembles scales as N, distinct from the Tavis-Cummings model, which allows easy achievement of ultrastrong coupling. This is exemplified by a vacuum Rabi splitting of 1.2 eV at the resonance (3.25 eV) and a normalized coupling rate of 0.18 for the N = 4 ensemble. The resulting quantum light of single photonic modes enables driving the molecule field interaction in cavity free solution, which profoundly modifies the electronic states. Our results establish Ni$_2$ as a robust platform for quantum optical phenomena under ambient conditions, offering new pathways for molecular physics, polaritonic chemistry and quantum information processing.
主题: 量子物理 (quant-ph) ; 化学物理 (physics.chem-ph)
引用方式: arXiv:2412.01444 [quant-ph]
  (或者 arXiv:2412.01444v3 [quant-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.01444
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Miao Meng [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2024 年 12 月 2 日 12:34:15 UTC (1,718 KB)
[v2] 星期一, 2025 年 1 月 20 日 04:18:18 UTC (1,143 KB)
[v3] 星期一, 2025 年 4 月 7 日 01:09:17 UTC (1,104 KB)
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