Disorder and topology in strongly coupled light-matter systems
Effets du couplage fort lumière-matière sur les systèmes désordonnés ou topologiques unidimensionnels
Résumé
This thesis explores theoretically the fate of Anderson localization, as well as of topological phases of matter, in the strong light-matter coupling regime. We analyze the properties of one-dimensional systems made of dipolar emitters strongly-coupled to a multimode optical cavity. By studying a disordered chain of emitters, we find notably that, in the strong-coupling regime, increasing disorder leads almost uncoupled dark states to acquire a photonic part, allowing them to inherit polaritonic long-range transport characteristics. Investigating a dimerized chain of emitters, we study a variation of the Su-Schrieffer-Heeger model of polyacetylene, with the addition of an effective, cavity-induced, dipole-dipole coupling. We unveil the hybridization of the original topological edge states into polaritonic edge states that present unusual properties, such as efficient edge-to-edge transport characteristics.
Cette thèse explore sur le plan théorique l'influence du couplage fort lumière-matière sur deux domaines majeurs de la physique de la matière condensée : les systèmes désordonnés et les phases topologiques de la matière. Nous y étudions le couplage fort entre une cavité optique multimode et, d’abord, une chaîne d'émetteurs dipolaires désordonnée, puis, une chaîne topologique d'émetteurs dipolaires. Dans les deux cas, nous révélons un impact considérable du couplage fort lumière-matière sur les propriétés du système. En étudiant une chaîne désordonnée, nous révélons entre autres que l'augmentation du désordre conduit les états sombres du système à acquérir une partie photonique leur permettant d'hériter de caractéristiques de transport polaritoniques à longue portée. En considérant une chaîne topologique dite de Su-Schrieffer-Heeger, nous révélons notamment l'hybridation des états de bord en états de bord polaritoniques présentant des propriétés de transport bord-à-bord efficaces.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|