光の量子流体

この記事では、非線形光学系における光の量子流体の基本的理解と能動的制御に関する最近の理論的および実験的進展をレビューします。媒質の光学的非線形性によって誘導される効果的な光子間相互作用の存在下で、多光子系はその本質的な非平衡性に起因するいくつかの新しい特性を持つ量子流体として集合的に振る舞うことがあります。最近観察された光子の流体力学的効果の豊富なバリエーションが示されており、低速での欠陥周辺の超流動流から、超音速流におけるマッハ-チェレンコフコーンの出現、大きな侵入不可能な障害物の表面での量子化された渦や暗ソリトンなどのトポロジカル励起の流体力学的形成に至るまで多岐にわたります。レビューは主に最近広く研究された特定のクラスの半導体システム（基本的な励起子としてキャビティポラリトンを持つ強い光-物質結合状態の平面半導体マイクロキャビティ）に焦点を当てていますが、光の量子流体のこの概念は、バルク非線形結晶、光ファイバーやキャビティに埋め込まれた原子雲、フォトニック結晶キャビティ、ジョセフソン接合に基づく超伝導量子回路まで、幅広いシステムに適用されます。この記事の結論部分は、強く相関した光子ガスおよび光子用の人工ゲージ場に関する未来の展望のレビューに捧げられています。特に、効率的な光子ブロックを得るためのいくつかのメカニズムが提示され、それらの新しい量子相の生成への応用も示されます。