論文の概要: Single Quantum Emitter Dicke Enhancement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.12585v2
• Date: Thu, 25 Mar 2021 17:02:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-27 22:33:57.692700
• Title: Single Quantum Emitter Dicke Enhancement
• Title（参考訳）: 単一量子エミッタディック強化
• Authors: Tommaso Tufarelli, Daniel Friedrich, Heiko Gro{\ss}, Joachim Hamm, Ortwin Hess and Bert Hecht
• Abstract要約: 同じエミッタを同じフィールドモードに結合することは、光物質相互作用を強化するための確立された方法である。 実効的なJaynes-Cummingsモデルが出現し,次数$sqrtN$の結合定数が増加することを示す。 この結果は最近のブロードバンドプラズモンナノ共振器強結合実験とよく一致した。
• 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: Coupling $N$ identical emitters to the same field mode is well-established method to enhance light matter interaction. However, the resulting $\sqrt{N}$ boost of the coupling strength comes at the cost of a "linearized" (effectively semi-classical) dynamics. Here, we instead demonstrate a new approach for enhancing the coupling constant of a \textit{single} quantum emitter, while retaining the nonlinear character of the light-matter interaction. We consider a single quantum emitter with $N$ nearly degenerate transitions that are collectively coupled to the same field mode. We show that in such conditions an effective Jaynes-Cummings model emerges, with a boosted coupling constant of order $\sqrt{N}$. The validity and consequences of our general conclusions are analytically demonstrated for the instructive case $N=2$. We further observe that our system can closely match the spectral line shapes and photon autocorrelation functions typical of Jaynes-Cummings physics, hence proving that quantum optical nonlinearities are retained. Our findings match up very well with recent broadband plasmonic nanoresonator strong-coupling experiments and will therefore facilitate the control and detection of single-photon nonlinearities at ambient conditions.
• Abstract（参考訳）: 同一のエミッタを同じフィールドモードに結合することは、光物質の相互作用を強化するための確立された方法である。 しかし、結果として得られる$\sqrt{n}$の結合強度の増大は「線形化」(事実上半古典的)ダイナミクスのコストで得られる。 ここで、代わりに、光-物質相互作用の非線形特性を維持しつつ、 \textit{single}量子エミッタの結合定数を強化する新しいアプローチを示す。 我々は、同じフィールドモードに集約されたほぼ退化遷移を持つ1つの量子エミッタを考える。 このような条件下では、実効的なJaynes-Cummingsモデルが出現し、次数$\sqrt{N}$のカップリング定数が増加する。 一般的な結論の妥当性と結果が、指導的ケース$N=2$に対して解析的に証明される。 さらに,jaynes-cummings物理に代表されるスペクトル線形状と光子自己相関関数が密接に一致し,量子光学非線形性が保持されることを示した。 本研究は近年の広帯域プラズモンナノ共振器強結合実験とよく一致し, 環境条件下での単一光子非線形性の制御と検出を容易にする。

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