Двухкольцевые поляритонные конденсаты с поляритонными вихрями

Исследовано формирование незатухающих токов экситонных поляритонов в кольцевых поляритонных конденсатах в микроцилиндрическом резонаторе в условиях пространственно-локализованной нерезонансной оптической накачки. Поскольку поляритонные конденсаты являются сильно неравновесными системами, потенциал захвата поляритонов, образованный микроцилиндром и резервуаром оптически индуцированных некогерентных экситонов, в общем случае является комплексным. Его мнимая часть включает пространственно-распределённое усиление за счёт накачки и потери поляритонов в конденсате. Показано, что управление балансом усиления и потерь в плоскости микроцилиндрического резонатора открывает доступ к наблюдению возбуждённых состояний поляритонного конденсата. Теоретически и экспериментально продемонстрировано образование вихрей в двойных концентрических кольцевых поляритонных конденсатах в комплексном потенциале кольцевой ловушки.

1. Kavokin A., Baumberg J., Malpuech G., Laussy F. Microcavities, 2nd ed., Series on Semiconductor Science and Technology, Oxford University Press, Oxford, 2017, xxx+592 p.

2. Sanvitto D., Marchetti F.M., Szyman´ska M.H., et al. Persistent currents and quantized vortices in a polariton superfluid. Nature Physics, 2010, 6(7), P. 527-533.

3. Carusotto I., Ciuti C. Quantum fluids of light. Review of Modern Physics, 2013, 85(1), P. 299-366.

4. Nalitov A.V., Liew T.C.H., Kavokin A.V., Altshuler B.L., Rubo Y.G. Spontaneous Polariton Currents in Periodic Lateral Chains. Physical Review Letters, 2017, 119(6), P. 067406.

5. Lukoshkin V.A., Kalevich V.K., Afanasiev M.M., et al. Persistent circular currents of exciton-polaritons in cylindrical pillar microcavities. Physical Review B, 2018, 97(19), P. 195149.

6. Sedov E., Lukoshkin V., Kalevich V., et al. Persistent Currents in Half-Moon Polariton Condensates. ACS Photonics, 2020, 7, P. 1163-1170.

7. Sedov E.S., Lukoshkin V.A., Kalevich V.K., et al. Circular polariton currents with integer and fractional orbital angular momenta. Physical Review Research, 2021, 3(1), P. 013072.

8. Sedov E., Arakelian S., Kavokin A. Spontaneous symmetry breaking in persistent currents of spinor polaritons. Scientific Reports, 2021, 11, P. 22382.

9. Xue Y., Chestnov I., Sedov E., et al. Split-ring polariton condensates as macroscopic two-level quantum systems. Physical Review Research, 2021, 3(1), P. 013099.

10. Lagoudakis K.G., Wouters M., Richard M., et al. Quantized Vortices in an Exciton-Polariton Condensate. Nature Physics, 2008, 4, P. 706-710.

11. Kalevich V.K., Afanasiev M.M., Lukoshkin V.A., et al. Controllable structuring of exciton-polariton condensates in cylindrical pillar microcavities. Physical Review B, 2015, 91(4), P. 045305.

12. Dreismann A., Cristofolini P., Balili R., et al. Coupled counterrotating polariton condensates in optically defined annular potentials. PNAS, 2014, 111(24), P. 8770-8775.

13. Lukoshkin V.A., Sedov E.S., Kalevich V.K., et al., Steady state oscillations of circular currents in concentric polariton condensates, 2022.

14. Kavokin A., Liew T.C.H., Schneider C., et al. Polariton condensates for classical and quantum computing. Nature Reviews Physics, 2022, 4, P. 435-451.

15. Wouters M. Energy relaxation in the mean-field description of polariton condensates. New Journal of Physics, 2012,14, P. 075020.

16. Wertz E., Amo A., Solnyshkov D.D., et al. Propagation and Amplification Dynamics of 1D Polariton Condensates. Physical Review Letters, 2012, 109(21), P. 216404.

17. Barrat J., Cherbunin R., Sedov E., et al. Stochastic circular persistent currents of exciton polaritons, 2022.

18. Cherotchenko E.D., Sigurdsson H., Askitopoulos A., Nalitov A.V. Optically controlled polariton condensate molecules. Physical Review B, 2021, 103(11), P. 115309.

19. Schmutzler J., Lewandowski P., Aßmann M., et al. All-optical flow control of a polariton condensate using nonresonant excitation. Physical Review B, 2015, 91(19), P. 195308.

20. Askitopoulos A., Nalitov A.V., Sedov E.S., et al. All-optical quantum fluid spin beam splitter. Physical Review B, 2018, 97(23), P. 235303.