Modes photoniques multiples interagissants dans des microcavités organiques fortement couplées

L'électrodynamique quantique de cavité à température ambiante avec des matériaux moléculaires dans des cavités optiques offre des perspectives passionnantes pour le contrôle des degrés de liberté électroniques, nucléaires et photoniques pour des applications en physique, chimie et science des matériaux. Cependant, atteindre un couplage fort avec des ensembles moléculaires nécessite généralement des densités moléculaires élevées et un confinement électromagnétique substantiel. Ces conditions impliquent généralement un degré significatif de désordre moléculaire et une densité d'états photoniques hautement structurée. Il reste à déterminer dans quelle mesure ces complexités supplémentaires modifient l'image physique habituelle du couplage fort développée pour les atomes et les semiconducteurs inorganiques. En utilisant une description quantique microscopique des ensembles moléculaires dans des résonateurs optiques multimodes réalistes, nous montrons que l'émergence d'un écart de Rabi de vide dans la spectroscopie linéaire est une métrique nécessaire mais non suffisante d'admixion cohérente entre lumière et matière. Dans des situations multi-modales à faible finesse, nous constatons que les dipôles moléculaires peuvent être partiellement hybridés avec des canaux de dissipation photoniques associés à des modes de cavité hors résonance. Ces processus dissipatifs induits par le vide limitent finalement l'étendue de la cohérence lumière-matière que le système peut soutenir.