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Nonlinear Rydberg exciton-polaritons in Cu2O microcavities

Light(Science & Applications) 2024年第4期13卷 619-627页

作者： Maxim Makhonin anthonin delphan Kok Wee Song Paul Walker Tommi Isoniemi Peter Claronino Konstantinos Orfanakis Sai Kiran Rajendran Hamid Ohadi Julian Heckötter Marc Assmann Manfred Bayer Alexander Tartakovskii Maurice Skolnick Oleksandr Kyriienko Dmitry Krizhanovskii Department of Physics and Astronomy University of SheffieldSheffield S37RHUK. Department of Physics and Astronomy University of ExeterStocker RoadExeter EX44PYUK. SUPA School of Physics and AstronomyUniversity of St AndrewsSt Andrews KY169SSUK. Fakultät Physik TU DortmundAugust-Schmidt-Straße 444227 DortmundGermany

Rydberg excitons(analogues of Rydberg atoms in condensed matter systems)are highly excited bound electron-hole states with large Bohr *** interaction between them as well as exciton coupling to light may lead to strong optical nonlinearity,with applications in sensing and quantum information ***,we achieve strong effective photon–photon interactions(Kerr-like optical nonlinearity)via the Rydberg blockade phenomenon and the hybridisation of excitons and photons forming polaritons in a Cu2O-filled *** pulsed resonant excitation polariton resonance frequencies are renormalised due to the reduction of the photon-exciton coupling with increasing exciton *** analysis shows that the Rydberg blockade plays a major role in the experimentally observed scaling of the polariton nonlinearity coefficient as∝n4.4±1.8 for principal quantum numbers up to n=*** high principal quantum numbers studied in a polariton system for the first time are essential for realisation of high Rydberg optical nonlinearities,which paves the way towards quantum optical applications and fundamental studies of strongly correlated photonic(polaritonic)states in a solid state system.

关键词： density Rydberg polar

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