Theoretical study of the vortex dynamics in a polariton condensate beyond the mean field theory

Abstract

This work is pretended to carry out an extensive review of concepts regarding Bose-Einstein condensates, polaritonics and vortex identification methods in order to theoretically grasp on the fundamentals of vortex dynamics developed in a two-dimensional quantum well placed in an optical microresonator wherein strong coupling regime among light and matter is assumed to be present. Through the use of some techniques widely employed in quantum optics, the problem of understanding the vortex dynamics in a polariton condensate exhibiting superfluidity is studied starting from an idealized model that has already been proposed and which doesn’t include energy dissipation processes. However, as shown subsequently, mean-field treatment puts aside effects that are evidenced once a model of finite system is considered, generating new possible phenomenologies. Moreover, it is also shown that inclusion of dissipative processes is relevant when it comes to compare with experimental results.

Este trabajo pretende llevar a cabo una revisión extensa de conceptos relacionados con los condensados de Bose-Einstein, polaritónica y métodos de identificación de vórtices con la finalidad de ahondar en las bases de la dinámica de vórtices que se encuentran en un pozo cuántico bidimensional ubicado a su vez en un micro-resonador óptico en el cual el régimen de interacción fuerte se asume presente. Mediante el uso de algunas técnicas ampliamente usadas en la óptica cuántica, se estudia el problema de entender la dinámica de vórtices en un condensado de polaritones que exhibe superfluidez partiendo de un modelo idealizado que ya ha sido propuesto, el cual no incluye procesos de disipación de energía. Sin embargo, como se muestra posteriormente, el tratamiento de campo medio deja de lado efectos que se evidencian una vez es considerado un modelo de sistema finito, generando posibilidades fenomenológicas nuevas. Asimismo, se muestra que la inclusión de los procesos disipativos es relevante a la hora de comparar con resultados experimentales. (Texto tomado de la fuente)