論文の概要: Chiral quantum optics with giant atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.11946v1
• Date: Tue, 22 Jun 2021 17:39:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 20:43:26.901330
• Title: Chiral quantum optics with giant atoms
• Title（参考訳）: 巨大原子を持つキラル量子光学
• Authors: Ariadna Soro, Anton Frisk Kockum
• Abstract要約: 量子光学では、原子は相互作用する電磁場の波長と比較して点のような物体であると仮定することが一般的である。 これまでの研究で、1次元の導波管に結合された超伝導量子ビットは、そのような「巨大な原子」として振る舞うことができ、デコヒーリングなしで導波管を介して相互作用することを示した。 ここでは、導波路との結合がキラルである場合、すなわち光の伝播方向に依存する場合、このデコヒーレンスフリー相互作用が可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In quantum optics, it is common to assume that atoms are point-like objects compared to the wavelength of the electromagnetic field they interact with. However, this dipole approximation is not always valid, e.g., if atoms couple to the field at multiple discrete points. Previous work has shown that superconducting qubits coupled to a one-dimensional waveguide can behave as such "giant atoms" and then can interact through the waveguide without decohering, a phenomenon that is not possible with small atoms. Here, we show that this decoherence-free interaction is also possible when the coupling to the waveguide is chiral, i.e., when the coupling depends on the propagation direction of the light. Furthermore, we derive conditions under which the giant atoms in such chiral architectures exhibit dark states. In particular, we show that unlike small atoms, giant atoms in a chiral waveguide can reach a dark state even without being excited by a coherent drive. We also show that in the driven-dissipative regime, dark states can be populated faster in giant atoms. The results presented here lay a foundation for applications based on giant atoms in quantum simulations and quantum networks with chiral settings.
• Abstract（参考訳）: 量子光学では、原子は相互作用する電磁場の波長と比較して点のような物体であると仮定することが一般的である。 しかし、この双極子近似は必ずしも有効ではなく、例えば、原子が複数の離散点において場と結合する場合などである。 これまでの研究では、1次元の導波管に結合された超伝導量子ビットがそのような「巨大な原子」として振る舞うことができ、デコヒーリングなしで導波管を介して相互作用することを示した。 ここでは、導波路との結合がキラルである場合、すなわち光の伝播方向に依存する場合、このデコヒーレンスフリー相互作用が可能であることを示す。 さらに、このようなキラル構造における巨大原子が暗黒状態を示す条件を導出する。 特に、小さな原子とは異なり、キラル導波路の巨大原子はコヒーレントな駆動によって励起されることなく暗黒状態に達することが示される。 また、駆動散逸系では、暗黒状態が巨大原子でより早く蓄積できることも示している。 この結果は、量子シミュレーションやカイラル設定の量子ネットワークにおける巨大原子に基づく応用の基礎を築いた。

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