論文の概要: Enhancement of Quantum Excitation Transport by Photonic Nonreciprocity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.12473v1
- Date: Tue, 26 Apr 2022 17:44:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 11:56:58.089931
- Title: Enhancement of Quantum Excitation Transport by Photonic Nonreciprocity
- Title（参考訳）: フォトニック不整合による量子励起輸送の促進
- Authors: S. Ali Hassani Gangaraj, Lei Ying, Francesco Monticone, Zongfu Yu
- Abstract要約: 2つの2レベルエミッタ(例えば原子)間の非相反性フォトニック媒体による相互作用の増強は、広い領域に利益をもたらす。
電磁的相反性を破ることにより, 自然崩壊速度を超越できることを示す。
次に, プラズマ材料を通した直流電流を駆動することで, 光子放出の確率を劇的に高めることができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.700048798573993
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Enhanced interaction between two two-level emitters (e.g., atoms) by
nonreciprocal photonic media can be of benefit to broad areas, from quantum
information science to biological detection. Here we provide a detailed
analysis on why nonreciprocal photon-mediated interaction enhances inter-atomic
excitation transport efficiency. We investigate a system consisting of two
two-level emitters embedded in a generic photonic environment. By comparing
symmetric and asymmetric photon-exchange, we analytically show that breaking
electromagnetic reciprocity makes it possible for the cooperative decay rate to
exceed the spontaneous decay rate even in a translation-invariant homogeneous
system. This means that the excitation of an emitter must decay mostly into the
other emitter rather than leaking and dissipating into the reservoir photonic
modes. We also provide an example where a chain of two-level emitters
dominantly interact via the reciprocal modes of a plasmonic waveguide. We then
show that breaking reciprocity in such a system via driving a DC current
through the plasmonic material can drastically increase the probability of
photon emission from one emitter to another, leading to an order-of-magnitude
enhancement in quantum energy-transport efficiency.
- Abstract（参考訳）: 非相反性フォトニックメディアによる2つの2レベルエミッタ(原子など)間の相互作用の強化は、量子情報科学から生物検出まで幅広い領域で有用である。
ここでは、非相互フォトンによる相互作用が原子間励起輸送効率を高める理由を詳細に分析する。
汎用フォトニック環境に埋め込まれた2レベルエミッタからなるシステムについて検討する。
対称光子交換法と非対称光子交換法を比較した結果, 変換不変な等質系においても, 共振減衰速度が自発的減衰率を超えることを解析的に示した。
つまり、エミッタの励起は、貯水池のフォトニックモードに漏れたり放散したりするのではなく、他のエミッタに分解されなければならない。
また、2レベルエミッタの連鎖がプラズモニック導波路の相互モードを介して支配的に相互作用する例を示す。
次に, プラズモニック物質を介して直流電流を駆動することで, このような系の相互性が破れれば, あるエミッタから別のエミッタへの光子放出の確率が劇的に増大し, 量子エネルギー輸送効率が桁違いに向上することを示した。
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