Amplificação quântica e simulação de acoplamento forte e ultrastrongue entre luz e matéria

A interação entre luz e matéria no nível de um único fóton é de importância central em vários campos da física, incluindo, por exemplo, física da matéria condensada, astronomia, óptica quântica e informações quânticas. A amplificação dessa interação quântica entre luz e matéria pode ser altamente benéfica para, por exemplo, melhorar o desempenho de dispositivos, explorar fenômenos novos e compreender a física fundamental, e, portanto, tem sido um objetivo de longa data. Além disso, a simulação da interação luz-matéria no regime de acoplamento ultrastrongue, onde a intensidade da interação é comparável às frequências nuas dos sistemas desacoplados, também se tornou um tópico de pesquisa quente, e considerável progresso foi feito tanto teoricamente quanto experimentalmente na última década. Nesta revisão, apresentamos uma introdução detalhada dos avanços recentes na amplificação da interação quântica entre luz e matéria e na simulação da interação luz-matéria ultrastrongue, particularmente em eletrodinâmica quântica de cavidade e circuitos e em optomecânica de cavidade.