Выпуски

 / 

2020

 / 

Февраль

  

Обзоры актуальных проблем


Неравновесные переходы, хаос и химерные состояния в системах экситонных поляритонов

 а, б
а Институт физики твердого тела РАН, ул. Академика Осипьяна 2, Черноголовка, Московская обл., 142432, Российская Федерация
б Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация

Рассматриваются экситонные поляритоны, короткоживущие бозе-частицы, которые возникают в полупроводнике под действием света и образуют макроскопически когерентные состояния в когерентном и резонансном внешнем поле. Взаимодействие поляритонов приводит к мультистабильности, спонтанному нарушению спиновой и пространственной симметрии, автоколебаниям и формированию дискретных структур. В результате нарушения симметрии могут возникать парадоксальные "химерные состояния", в которых упорядоченная и хаотическая подсистемы существуют одновременно и определённым образом дополняют одна другую.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: поляритон, бозе-эйнштейновский конденсат, спинорный конденсат, мультистабильность, спонтанное нарушение симметрии, автоколебиния, динамический хаос, химерные состояния, самоорганизация
PACS: 03.75.Kk, 05.45.Xt, 05.65.+b, 42.65.Sf, 47.20.Ky, 71.36.+c (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2019.04.038549
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2020/2/b/
Цитата: Гаврилов С С "Неравновесные переходы, хаос и химерные состояния в системах экситонных поляритонов" УФН 190 137–159 (2020)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 6 сентября 2018, доработана: 3 апреля 2019, 10 апреля 2019

English citation: Gavrilov S S “Nonequilibrium transitions, chaos, and chimera states in exciton—polariton systemsPhys. Usp. 63 123–144 (2020); DOI: 10.3367/UFNe.2019.04.038549

Список литературы (172) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (2) Похожие статьи (20)

  1. Hopfield J J Phys. Rev. 112 1555 (1958)
  2. Weisbuch C et al Phys. Rev. Lett. 69 3314 (1992)
  3. Yamamoto Y, Tassone T, Cao H Semiconductor Cavity Quantum Electrodynamics (Berlin: Springer, 2000)
  4. Kavokin A V et al Microcavities 2nd ed. (Oxford: Oxford Univ. Press, 2017)
  5. Deng H, Haug H, Yamamoto Y Rev. Mod. Phys. 82 1489 (2010)
  6. Pitaevskii L, Stringari S Bose - Einstein Condensation and Superfluidity (Oxford: Oxford Univ. Press, 2016)
  7. Kasprzak J et al Nature 443 409 (2006)
  8. Balili R et al Science 316 1007 (2007)
  9. Baumberg J J et al Phys. Rev. Lett. 101 136409 (2008)
  10. Plumhof J D et al Nature Mater 13 247 (2014)
  11. Daskalakis K S et al Nature Mater. 13 271 (2014)
  12. Тимофеев В Б ФТП 46 865 (2012); Timoffeev V B Semiconductors 46 843 (2012)
  13. Carusotto I, Ciuti C Rev. Mod. Phys. 85 299 (2013)
  14. Lagoudakis K G et al Phys. Rev. Lett. 105 120403 (2010)
  15. Abbarchi M et al Nature Phys. 9 275 (2013)
  16. Lagoudakis K G et al Nature Phys. 4 706 (2008)
  17. Keeling J, Berloff N G Phys. Rev. Lett. 100 250401 (2008)
  18. Amo A et al Science 332 1167 (2011)
  19. Tosi G et al Nature Commun 3 1243 (2012)
  20. Berloff N G et al Nature Mater 16 1120 (2017)
  21. Келдыш Л В "Когерентное состояние экситонов" Проблемы теоретической физики. Памяти Игоря Евгеньевича Тамма (Отв. ред. В И Ритус) (М.: Наука, 1972) с. 433
  22. Келдыш Л В УФН 187 1273 (2017); Keldysh L V Phys. Usp. 60 1180 (2017)
  23. Елесин В Ф, Копаев Ю В ЖЭТФ 63 1447 (1972); Elesin V F, Kopaev Yu V Sov. Phys. JETP 36 767 (1973)
  24. Baas A et al Phys. Rev. Lett. 96 176401 (2006)
  25. Lugiato L A, Lefever R Phys. Rev. Lett 58 2209 (1987)
  26. Gippius N A et al Europhys. Lett 67 997 (2004)
  27. Baas A et al Phys. Rev. A 69 023809 (2004)
  28. Gippius N A et al Phys. Rev. Lett 98 236401 (2007)
  29. Shelykh I A, Liew T C H, Kavokin A V Phys. Rev. Lett 100 116401 (2008)
  30. Гаврилов С С и др ЖЭТФ 137 943 (2010); Gavrilov S S et al JETP 110 825 (2010)
  31. Paraïso T K et al Nature Mater 9 655 (2010)
  32. Sarkar D et al Phys. Rev. Lett 105 216402 (2010)
  33. Adrados C et al Phys. Rev. Lett. 105 216403 (2010)
  34. Amo A et al Nature Photon. 4 361 (2010)
  35. Cerna R et al Nature Commun. 4 2008 (2013)
  36. Stevenson R M et al Phys. Rev. Lett 85 3680 (2000)
  37. Butté R et al Phys. Rev. B 68 115325 (2003)
  38. Ciuti C, Schwendimann P, Quattropani A Semicond. Sci. Technol. 18 S279 (2003)
  39. Gippius N A, Tikhodeev S G J. Phys. Condens. Matter 16 S3653 (2004)
  40. Whittaker D M Phys. Rev. B 71 115301 (2005)
  41. Krizhanovskii D N et al Phys. Rev. Lett 97 097402 (2006)
  42. Demenev A A et al Phys. Rev. Lett. 101 136401 (2008)
  43. Krizhanovskii D N et al Phys. Rev. B 77 115336 (2008)
  44. Ballarini D et al Phys. Rev. Lett 102 056402 (2009)
  45. Ballarini D et al Nature Commun 4 1778 (2013)
  46. Боголюбов Н Н Изв. АН СССР. Сер. физ. 11 77 (1947); Bogolubov N J. Phys. USSR 11 23 (1947)
  47. Carusotto I, Ciuti C Phys. Rev. Lett. 93 166401 (2004)
  48. Amo A et al Nature Phys. 5 805 (2009)
  49. Lerario G et al Nature Phys 13 837 (2017)
  50. Gavrilov S S Phys. Rev. B 90 205303 (2014)
  51. Gavrilov S S et al Phys. Rev. B 92 205312 (2015)
  52. Whittaker C E et al Phys. Rev. X 7 031033 (2017)
  53. Gavrilov S S Phys. Rev. B 94 195310 (2016)
  54. Gavrilov S S Phys. Rev. Lett. 120 033901 (2018)
  55. Gavrilov S S et al Appl. Phys. Lett 102 011104 (2013)
  56. Sekretenko A V et al Phys. Rev. B 88 205302 (2013)
  57. Gavrilov S S et al Phys. Rev. B 90 235309 (2014)
  58. Гаврилов С С Письма в ЖЭТФ 105 187 (2017); Gavrilov S S JETP Lett 105 200 (2017)
  59. Argyris A et al Nature 438 343 (2005)
  60. Sciamanna M, Shore K A Nature Photon 9 151 (2015)
  61. Kuramoto Y, Battogtokh D Nonlin. Phenom. Complex Syst 5 380 (2002)
  62. Abrams D M, Strogatz S H Phys. Rev. Lett 93 174102 (2004)
  63. Hagerstorm A M et al Nature Phys. 8 658 (2012)
  64. Panaggio M J, Abrams D M Nonlinearity 28 R67 (2015)
  65. Omel'chenko O E Nonlinearity 31 R121 (2018)
  66. Larger L, Penkovsky B, Maistrenko Yu Nature Commun 6 7752 (2015)
  67. Larger L, Penkovsky B, Maistrenko Yu Phys. Rev. Lett 111 054103 (2013)
  68. Martens E A et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 10563 (2013)
  69. Tinsley M R, Nkomo S, Showalter K Nature Phys. 8 662 (2012)
  70. Majhi S et al Phys. Life Rev. 28 100 (2019)
  71. Andrzejak R G et al Sci. Rep. 6 23000 (2016)
  72. Келдыш Л В, Козлов А Н ЖЭТФ 54 978 (1968); Keldysh L V, Kozlov A N Sov. Phys. JETP 27 521 (1968)
  73. Snoke D, Kavoulakis G M Rep. Prog. Phys. 77 116501 (2014)
  74. Savona V et al Phys. Rev. B 49 8774 (1994)
  75. Messin G et al Phys. Rev. Lett 87 127403 (2001)
  76. Sun Y et al Nature Phys. 13 870 (2017)
  77. Сибельдин Н Н УФН 187 1236 (2017); Sibeldin N N Phys. Usp. 60 1147 (2017)
  78. Ciuti C et al Phys. Rev. B 58 7926 (1998)
  79. Vladimirova M et al Phys. Rev. B 82 075301 (2010)
  80. Sekretenko A V, Gavrilov S S, Kulakovskii V D Phys. Rev. B 88 195302 (2013)
  81. Shelykh L A et al Semicond. Sci. Technol 25 013001 (2010)
  82. Voronova N S, Elistratov A A, Lozovik Yu E Phys. Rev. Lett 115 186402 (2015)
  83. Гиппиус Н А и др УФН 175 327 (2005); Gippius N A et al Phys. Usp 48 306 (2005)
  84. Гаврилов С С, Тиходеев С Г Письма в ЖЭТФ 94 690 (2011); Gavrilov S S, Tikhodeev S G JETP Lett. 94 647 (2011)
  85. Gibbs H M, McCall S L, Venkatesan T N C Phys. Rev. Lett 36 1135 (1976)
  86. Haken H Synergetics. An Introduction. Nonequilibrium Phase Transitions and Self-Organization in Physics, Chemistry, and Biology (Springer Series in Synergetics) Vol. 1 (Berlin: Springer, 1983)
  87. Demenev A A, Gavrilov S S, Kulakovskii V D Phys. Rev. B 81 035328 (2010)
  88. Гаврилов С С и др Письма в ЖЭТФ 92 194 (2010); Gavrilov S S et al JETP Lett 92 171 (2010)
  89. Vishnevsky D V et al Phys. Rev. B 85 155328 (2012)
  90. Gavrilov S S et al Phys. Rev. B 85 075319 (2012)
  91. Wouters M et al Phys. Rev. B 87 045303 (2013)
  92. Uvarov A V et al Phys. Rev. A 99 033837 (2019)
  93. Gavrilov S S, Gippius N A Phys. Rev. B 86 085317 (2012)
  94. Akimov A V et al Phys. Rev. Lett 97 037401 (2006)
  95. Scherbakov A V et al Phys. Rev. B 78 241302(R) (2008)
  96. Krizhanovskii D N et al Phys. Rev. B 87 155423 (2013)
  97. Liew T C H, Kavokin A V, Shelykh I A Phys. Rev. Lett 101 016402 (2008)
  98. Egorov O A et al Phys. Rev. Lett 102 153904 (2009)
  99. Egorov O A, Skryabin D V, Lederer F Phys. Rev. B 84 165305 (2011)
  100. Sich M et al Nature Photon. 6 50 (2012)
  101. Sich M et al Phys. Rev. Lett 112 046403 (2014)
  102. Gavrilov S S J. Phys. Conf. Ser. 1164 012014 (2019)
  103. Haken H Rev. Mod. Phys 47 67 (1975)
  104. Гаврилов С С и др Письма в ЖЭТФ 101 9 (2015); Gavrilov S S et al JETP Lett 101 7 (2015)
  105. Brichkin A S et al Phys. Rev. B 92 125155 (2015)
  106. McLaughlin D W et al Phys. Rev. A 34 1200 (1986)
  107. Landman M J et al Phys. Rev. A 38 3837 (1988)
  108. Flayac H, Savona V Phys. Rev. A 95 043838 (2017)
  109. Liew T C H, Rubo Y G Phys. Rev. B 97 041302(R) (2018)
  110. Wang T et al Phys. Rev. A 92 012316 (2015)
  111. Karr J Ph et al Phys. Rev. A 69 031802(R) (2004)
  112. Savvidis P G et al Phys. Rev. Lett 84 1547 (2000)
  113. Ciuti C et al Phys. Rev. B 62 R4825 (2000)
  114. Baumberg J J et al Phys. Rev. B 62 R16247 (2000)
  115. Kulakovskii V D et al Nanotechnology 12 475 (2001)
  116. Whittaker D M Phys. Rev. B 63 193305 (2001)
  117. Ciuti C, Schwendimann P, Quattropani A Phys. Rev. B 63 041303(R) (2001)
  118. Гаврилов С С и др ЖЭТФ 131 819 (2007); Gavrilov S S et al JETP 104 715 (2007)
  119. Demenev A A et al Phys. Rev. B 79 165308 (2009)
  120. Kulakovskii V D et al Exciton Polaritons in Microcavities (Springer Series in Solid-State Sciences) Vol. 172 (Eds D Sanvitto, V Timofeev) (Berlin: Springer, 2012) p. 43
  121. Maslova N S, Johne R, Gippius N A Письма в ЖЭТФ 86 135 (2007); Maslova N S, Johne R, Gippius N A JETP Lett. 86 126 (2007)
  122. Johne R, Maslova N S, Gippius N A Solid State Commun 149 496 (2009)
  123. Maslova N S, Johne R, Gippius N A Письма в ЖЭТФ 89 718 (2009); Maslova N S, Johne R, Gippius N A JETP Lett. 89 614 (2009)
  124. Bozat Ö, Savenko I G, Shelykh I A Phys. Rev. B 86 035413 (2012)
  125. Rodriguez S R K et al Phys. Rev. Lett. 118 247402 (2017)
  126. Demenev A A, Gavrilov S S, Kulakovskii V D Phys. Rev. B 84 085305 (2011)
  127. Деменев А А, Гаврилов С С, Кулаковский В Д Письма в ЖЭТФ 95 42 (2012); Demenev A A, Gavrilov S S, Kulakovskii V D JETP Lett. 95 38 (2012)
  128. Carusotto I et al Phys. Rev. Lett 97 260403 (2006)
  129. Gavrilov S S et al Phys. Rev. B 87 201303(R) (2013)
  130. Гаврилов С С, Деменев А А, Кулаковский В Д Письма в ЖЭТФ 100 923 (2015); Gavrilov S S, Demenev A A, Kulakovskii V D JETP Lett 100 817 (2015)
  131. Гаврилов С С, Кулаковский В Д Письма в ЖЭТФ 104 849 (2016); Gavrilov S S, Kulakovskii V D JETP Lett 104 827 (2016)
  132. Josephson B Phys. Lett. 1 251 (1962)
  133. Raghavan S et al Phys. Rev. A 59 620 (1999)
  134. Albiez M et al Phys. Rev. Lett 95 010402 (2005)
  135. Cataliotti F S et al Science 293 843 (2001)
  136. Levy S et al Nature 449 579 (2007)
  137. Magnusson E B et al Phys. Rev. B 82 195312 (2010)
  138. Read D, Rubo Yu G, Kavokin A V Phys. Rev. B 81 235315 (2010)
  139. Zhang C, Jin G Phys. Rev. B 84 115324 (2011)
  140. Pavlovic G, Malpuech G, Shelykh I A Phys. Rev. B 87 125307 (2013)
  141. Sarchi D et al Phys. Rev. B 77 125324 (2008)
  142. Shelykh I A et al Phys. Rev. B 78 041302(R) (2008)
  143. Gavrilov S S arXiv:1909.10050
  144. Demenev A A et al Phys. Rev. B 94 195302 (2016)
  145. Ohadi H et al Phys. Rev. X 5 031002 (2015)
  146. Askitopoulos A et al Phys. Rev. B 93 205307 (2016)
  147. Lorenz E N J. Atmos. Sci 20 130 (1963)
  148. Haken H Phys. Lett. A 53 77 (1975)
  149. Virte M et al Nature Photon 7 60 (2013)
  150. Virte M, Panajotov K, Sciamanna M Phys. Rev. A 87 013834 (2013)
  151. Ikeda K, Daido H, Akimoto O Phys. Rev. Lett 45 709 (1980)
  152. Arecchi F T et al Phys. Rev. Lett 65 2531 (1990)
  153. Vicente R et al IEEE J. Quant. Electron 41 541 (2005)
  154. Albert F et al Nature Commun 2 366 (2011)
  155. Rontani D et al Opt. Lett. 32 2960 (2007)
  156. Selmi F et al Phys. Rev. Lett. 116 013901 (2016)
  157. Coulibaly S et al Phys. Rev. A 95 023816 (2017)
  158. Elsass T et al Eur. Phys. J. D 59 91 (2010)
  159. Ferré M A et al Eur. Phys. J. D 71 172 (2017)
  160. Solnyshkov D D et al Phys. Rev. B 80 235303 (2009)
  161. Krizhanovskii D N et al Phys. Rev. B 73 073303 (2006)
  162. Solnyshkov D D et al Phys. Rev. B 77 045314 (2008)
  163. Aranson I S, Kramer L Rev. Mod. Phys 74 99 (2002)
  164. Bohr T et al Dynamical Systems Approach to Turbulence (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1998)
  165. Cross M C, Hohenberg P C Rev. Mod. Phys 65 851 (1993)
  166. Couairon A, Mysyrowicz A Phys. Rep 441 47 (2007)
  167. de Valcárcel G J, Staliunas K Phys. Rev. E 67 026604 (2003)
  168. de Valcárcel G J, Staliunas K Phys. Rev. Lett 105 054101 (2010)
  169. Boninsegni M, Prokof'ev N V Rev. Mod. Phys 84 759 (2012)
  170. Léonard J et al Nature 543 87 (2017)
  171. Li J-R et al Nature 543 91 (2017)
  172. Pomeau Y, Manneville P Commun. Math. Phys 74 189 (1980)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение