論文の概要: Unidirectional absorption, storage, and emission of single photons in a
collectively responding bilayer atomic array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.11156v4
- Date: Fri, 12 Aug 2022 09:37:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 22:48:17.318409
- Title: Unidirectional absorption, storage, and emission of single photons in a
collectively responding bilayer atomic array
- Title（参考訳）: 集合応答二層原子アレイにおける単一光子の一方向吸収・貯蔵・放出
- Authors: K. E. Ballantine and J. Ruostekoski
- Abstract要約: 2層格子が1つの方向から入射した光子を吸収するか、または前方および後方の伝播成分を任意の重ね合わせで吸収するかを示す。
提案した吸収・放出の方向制御は、複数のアレイ間の効果的な1次元量子通信の道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Two-dimensional regular arrays of atoms are a promising platform for quantum
networks, with collective subradiant states providing long-lived storage and
collimated emission allowing for natural coherent links between arrays in free
space. However, a single-layer lattice can only efficiently absorb or emit
light symmetrically in the forward and backward directions. Here we show how a
bilayer lattice can absorb a single photon either incident from a single
direction or an arbitrary superposition of forward and backward propagating
components. The excitation can be stored in a subradiant state, transferred
coherently between different subradiant states, and released, again in an
arbitrary combination of highly collimated forward and backward propagating
components. We explain the directionality of single and bilayer arrays by a
symmetry analysis based on the scattering parities of different multipole
radiation components of collective excitations. The collective modes may
exhibit the conventional half-wave loss of fields near the array interface or
completely eliminate it. The proposed directional control of absorption and
emission paves the way for effective one-dimensional quantum communication
between multiple arrays, with single-photons propagating backward and forward
between quantum information-processing and storage stages.
- Abstract（参考訳）: 原子の2次元正則配列は量子ネットワークにとって有望なプラットフォームであり、集合的サブラジアント状態は長期保存とコリメーテッドエミッションを提供し、自由空間における配列間の自然なコヒーレントリンクを可能にする。
しかし、単層格子は、前方および後方方向に対称に光を効率よく吸収または放出することができる。
ここでは、二層格子が単一方向から入射した光子や、前方および後方伝播成分の任意の重ね合わせを吸収する方法を示す。
励起はサブラジアント状態に格納され、異なるサブラジアント状態の間をコヒーレントに移動し、高度に崩壊した前方および後方の伝播成分の任意の組み合わせで放出される。
本稿では,集合励起の異なる多極放射成分の散乱パリティに基づく対称性解析により,単層および二層アレイの方向性を説明する。
集合モードは、配列インターフェース近くのフィールドの従来の半波損失を示すか、完全に排除する。
提案する吸収・放出の方向制御は、単一光子が量子情報処理と記憶段階の間を前後に伝播し、複数の配列間の効果的な1次元量子通信への道を開く。
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