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Title
Quantum statistics of polariton parametric scattering / by Mathias Sassermann
AuthorSassermann, Mathias
CensorRoos, Christian
Thesis advisorWeihs, Gregor
PublishedInnsbruck, February 3, 2017
Descriptioniv, 111 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteUniversität Innsbruck, Dissertation, 2017
Date of SubmissionFebruary 2017
LanguageEnglish
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Polariton / Quantenfilm / Exziton-polariton / Mikrokavität / Quantenfluid / Optischer parametrischer Verstärker / Quantenkorrelationen / GaAs / Photon
Keywords (EN)Polariton / Quantum well / Exciton-polariton / Microcavity / Quantum fluid / Optical parametric amplifier / Heralded coherence / Quantum correlations / Pair source / Quantum entanglement / GaAs / Photon
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Abstract (German)

Wir untersuchen Wechselwirkungen innerhalb eines Quantenfluides, welches aus Teilchen besteht, welche zur einen Hälfte aus Licht und zur anderen aus Materie zusammengesetzt sind, bis auf die Einzelquantenebene hinab. Aufgrund dieser Durchmischungseigenschaft können einzelne Lichtquanten stark miteinander wechselwirken und zeigen dabei starke Korrelationen, nahe der Grenze zwischen klassischem und nicht-klassischem Verhalten. Wir haben diese Korrelationen in Abhängigkeit von wichtigen Systemparametern gemessen und zeigten wie sie von Hintergrundprozessen beeinflusst werden. Unsere Ergebnisse finden unter Verwendung eines stark vereinfachten Hintergrundmodells gute Übereinstimmung mit einem Bogoliubov-Modell für 2D-Bose-Gase. Zudem deuten die Ergebnisse auf einen, im Einzelquantenregime dominanten, Hintergrundanteil hin, der die nicht-klassische Natur des Systems verdeckt. Um für zukünftige Experimente den Einfluss des Hintergrunds reduzieren zu können, führen wir eine detaillierte Analyse zu den beteiligten Hintergrundprozessen durch und diskutieren weiterentwickelte Messtechniken sowie ein verbessertes Probendesign.

Abstract (English)

We study interactions within a quantum fluid consisting of half-light half-matter particles down to the single quantum level. Due to this mixed nature single quanta of light can interact strongly with each other exhibiting strong correlations close to the boundary between classical and nonclassical. We measured these correlations and show how they depend on important system parameters and are influenced by background processes. We find good agreement of our findings with a Bogoliubov model for 2D-Bose gases including a very simple background model. Our findings suggest a dominant background contribution in the single quantum regime occluding the nonclassical nature of the system. In order to reduce the influence of background for future experiments we give a detailed analysis of the nature of the processes involved and discuss advanced measurement techniques as well as improved sample designs.

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