Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Liouvillian spectral collapse in the Scully-Lamb laser model

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989592%3A15310%2F21%3A73609991" target="_blank" >RIV/61989592:15310/21:73609991 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.3.043197" target="_blank" >https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.3.043197</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.043197" target="_blank" >10.1103/PhysRevResearch.3.043197</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Liouvillian spectral collapse in the Scully-Lamb laser model

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Phase transitions of thermal systems and the laser threshold were first connected more than forty years ago. Despite the nonequilibrium nature of the laser, the Landau theory of thermal phase transitions, applied directly to the Scully-Lamb laser model (SLLM), indicates that the laser threshold is a second-order phase transition, associated with a U(1) spontaneous symmetry breaking (SSB). To capture the genuine nonequilibrium phase transition of the SLLM (i.e., a single-mode laser without a saturable absorber), here we employ a quantum theory of dissipative phase transitions. Our results confirm that the U(1) SSB can occur at the lasing threshold but, in contrast to the Landau theory and semiclassical approximation, they signal that the SLLM &quot;fundamental&quot; transition is a different phenomenon, which we call Liouvillian spectral collapse; that is, the emergence of diabolic points of infinite degeneracy. By considering a generalized SLLM with additional dephasing, we witness a second-order phase transition, with a Liouvillian spectral collapse, but in the absence of symmetry breaking. Most surprisingly, the phase transition corresponds to the emergence of dynamical multistability even without SSB. Normally, bistability is suppressed by quantum fluctuations, while in this case, the very presence of quantum fluctuations enables bistability. This rather anomalous bistability, characterizing the truly dissipative and quantum origin of lasing, can be an experimental signature of our predictions, and we show that it is associated with an emergent dynamical hysteresis.

  • Název v anglickém jazyce

    Liouvillian spectral collapse in the Scully-Lamb laser model

  • Popis výsledku anglicky

    Phase transitions of thermal systems and the laser threshold were first connected more than forty years ago. Despite the nonequilibrium nature of the laser, the Landau theory of thermal phase transitions, applied directly to the Scully-Lamb laser model (SLLM), indicates that the laser threshold is a second-order phase transition, associated with a U(1) spontaneous symmetry breaking (SSB). To capture the genuine nonequilibrium phase transition of the SLLM (i.e., a single-mode laser without a saturable absorber), here we employ a quantum theory of dissipative phase transitions. Our results confirm that the U(1) SSB can occur at the lasing threshold but, in contrast to the Landau theory and semiclassical approximation, they signal that the SLLM &quot;fundamental&quot; transition is a different phenomenon, which we call Liouvillian spectral collapse; that is, the emergence of diabolic points of infinite degeneracy. By considering a generalized SLLM with additional dephasing, we witness a second-order phase transition, with a Liouvillian spectral collapse, but in the absence of symmetry breaking. Most surprisingly, the phase transition corresponds to the emergence of dynamical multistability even without SSB. Normally, bistability is suppressed by quantum fluctuations, while in this case, the very presence of quantum fluctuations enables bistability. This rather anomalous bistability, characterizing the truly dissipative and quantum origin of lasing, can be an experimental signature of our predictions, and we show that it is associated with an emergent dynamical hysteresis.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>ost</sub> - Ostatní články v recenzovaných periodicích

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2021

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Physical Review Research

  • ISSN

    2643-1564

  • e-ISSN

  • Svazek periodika

    3

  • Číslo periodika v rámci svazku

    4

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    18

  • Strana od-do

    "043197-1"-"043197-18"

  • Kód UT WoS článku

    000734834100003

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-85122540969