論文の概要: Efficient frequency-selective single-photon antennas based on a
bio-inspired nano-scale atomic ring design with 9-fold symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.09771v1
- Date: Mon, 19 Oct 2020 18:21:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-28 07:51:23.872628
- Title: Efficient frequency-selective single-photon antennas based on a
bio-inspired nano-scale atomic ring design with 9-fold symmetry
- Title（参考訳）: 9倍対称性を有するバイオインスパイアナノスケール原子環設計に基づく高効率周波数選択型単一光子アンテナ
- Authors: Maria Moreno-Cardoner, Raphael Holzinger, Helmut Ritsch
- Abstract要約: 閉じ込められた配列の量子エミッタは、幾何学に依存した集合力学を示す。
リング中心に余剰共振吸収双極子を配置することにより、そのような構造が高効率な単一光子吸収体となることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum emitters in confined arrays exhibit geometry dependent collective
dynamics. In particular, nanoscopic regular polygon-shaped arrays can possess
sub-radiant states with an exciton lifetime growing exponentially with emitter
number. We show that by placing an extra resonant absorptive dipole at the ring
center, such a structure becomes a highly efficient single-photon absorber with
tailorable frequency. Interestingly, for exactly nine emitters in a nonagon, as
it appears in a common biological light-harvesting complex (LHC2), we find a
distinct minimum for its most dark state decay rate and a maximum of the
effective absorption cross-section, surpassing that for a single absorptive
emitter. The origin of this optimum for nine emitters can be geometrically
traced to the fact that the sum of coupling strengths of a single ring emitter
to all others including the center ring closely matches the coupling of the
center to all ring emitters. The emerging dark collective eigenstate has
dominant center occupation facilitating efficient energy absorption and fast
transport. The resonance frequency can be tuned via ring size and dipole
polarization. In analogy to parabolic antennas, the ring concentrates the
incoming radiation at the center without being significantly excited, which
minimizes transport loss and time.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められた配列内の量子エミッタは、幾何学に依存した集団ダイナミクスを示す。
特に、ナノスコピックな正多角形配列は、励起子寿命が指数関数的にエミッタ数で成長するサブラジカル状態を持つことができる。
リング中心に余分な共鳴吸収双極子を配置することで、このような構造は調整可能な周波数の高効率な単光子吸収体となることを示す。
興味深いことに、通常の生物学的光ハーベスティング複合体(LHC2)で見られるように、直交する9個の放射体に対して、最も暗い状態の崩壊率と有効吸収断面積の最大値が、単一の吸収エミッタよりも大きくなる。
この9個のエミッタの最適条件の起源は、中心環を含む全ての環のエミッタとの結合強度の和が中心と全てのリングのエミッタとの結合と密接に一致するという事実に幾何的に遡ることができる。
新興の暗黒集団的固有状態は、効率的なエネルギー吸収と高速輸送を促進する中心的職業を有する。
共鳴周波数はリングサイズと双極子偏光によって調整できる。
放物線アンテナと同様に、リングは中心の入射放射線を著しく励起することなく集中させ、輸送損失と時間を最小限に抑える。
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