Theory of interactions between cavity photons induced by a mesoscopic circuit
| Autor: | Zaki Leghtas, Audrey Cottet, Takis Kontos |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Théorie de la Matière Condensée, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre Automatique et Systèmes (CAS), MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), QUANTum Information Circuits (QUANTIC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Inria de Paris, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Physique Mésoscopique, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, Circuits Quantiques Hybrides, Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Inria de Paris, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, Université Paris sciences et lettres (PSL) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
Physics
Quantum Physics Mesoscopic physics Photon Condensed Matter - Mesoscale and Nanoscale Physics Lindblad equation FOS: Physical sciences Physics::Optics 02 engineering and technology 021001 nanoscience & nanotechnology 01 natural sciences 3. Good health Quantum mechanics 0103 physical sciences Mesoscale and Nanoscale Physics (cond-mat.mes-hall) Dissipative system Wigner distribution function 010306 general physics 0210 nano-technology Quantum Physics (quant-ph) Quantum Effective action [PHYS.COND.CM-MSQHE]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect [cond-mat.mes-hall] Microwave cavity |
| Zdroj: | Physical Review B Physical Review B, American Physical Society, 2020, 102 (15), pp.155105. ⟨10.1103/PhysRevB.102.155105⟩ Physical Review B, 2020, 102 (15), pp.155105. ⟨10.1103/PhysRevB.102.155105⟩ |
| ISSN: | 2469-9950 2469-9969 |
| Popis: | We use a quantum path integral approach to describe the behavior of a microwave cavity coupled to a dissipative mesoscopic circuit. We integrate out the mesoscopic electronic degrees of freedom to obtain a cavity effective action at fourth order in the light/matter coupling. By studying the structure of this action, we establish sufficient conditions in which the cavity dynamics can be described with a Lindblad equation. This equation depends on effective parameters set by electronic correlation functions. It reveals that the mesoscopic circuit induces an effective Kerr interaction and two-photon dissipative processes. We use our method to study the effective dynamics of a cavity coupled to a double quantum dot with normal metal reservoirs. If the cavity is driven at twice its frequency, the double dot circuit generates photonic squeezing and non-classicalities visible in the cavity Wigner function. In particular, we find a counterintuitive situation where mesoscopic dissipation enables the production of photonic Schr\"odinger cats. These effects can occur for realistic circuit parameters. Our method can be generalized straightforwardly to more complex circuit geometries with, for instance, multiple quantum dots, and other types of fermionic reservoirs such as superconductors and ferromagnets. Comment: 23 pages, 12 figures, submitted |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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