Стохастические процессы в экситон-поляритонном бозе-эйнштейновском конденсате

В настоящей работе мы рассматриваем стохастические процессы, связанные с экситон-фотонными и фотон-экситонными превращениями в экситон-поляритонном бозе-эйнштейновском конденсате. Рассматриваемые стохастические процессы изучаются с помощью двух-цветовых корреляционных функций.

Взаимодействие света с веществом является ключевым аспектом при построении квантово-информационных приложений, используемых для хранения, обработки и передачи секретной информации. В квантово-информационных приложениях рассматриваются квантовые состояния, полученные с помощью сильного взаимодействия между квантами света и атомными или твердотельными системами. С точки зрения квантовой механики взаимодействие фотона резонатора с экситоном квантовой ямы приводит к получению так называемой гибридной моды, которая называется экситон-поляритоном.

Экситон-поляритоны – это бозонные квазичастицы, существующие внутри полупроводниковых микрорезонаторов. Являясь квазичастицей, экситон-поляритоны могут быть представлены в виде суперпозиции экситона и находящегося внутри резонатора фотона. Такие двумерные квазичастицы представляют большой интерес в квантовой оптике и могут быть использованы для получения неклассического состояния света.

Дуальная природа экситон-поляритонов может быть описана с помощью когерентного процесса осцилляций Раби, которые представляют собой биения между экситонными и фотонными состояниями в полупроводниковом микрорезонаторе в режиме сильной связи. Однако в следствие процессов декогеренции осцилляции Раби быстро исчезают. Механизм процессов декогеренции еще полностью не изучен.

Наряду с когерентным процессом осцилляций Раби дуальная природа экситон-поляритонов может быть описана некогерентными стохастическими процессами, соответствующими экситон-фотонным и фотон-экситоном превращениям с характерным временем txc. Такие экситон-фотонные превращения могут быть изучены с помощью двухцветных корреляционных функций второго порядка. Уменьшение двухцветной корреляционной функции света, излученного верхней и нижней ветками, наряду с увеличением одноцветных корреляционных функций света, испущенного каждой веткой в отдельности, может судить о наличии стохастических экситон-фотонных превращениях и о неклассической природе  излучаемого света. Экспериментальное наблюдение такого эффекта подтвердит идею о квантово-суперпозиционном состоянии экситон-поляритонной квазичастицы.