論文の概要: Inverse design in nuclear quantum optics: From artificial x-ray
multi-level schemes to spectral observables
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.06586v2
- Date: Fri, 23 Sep 2022 06:50:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-13 07:01:05.394829
- Title: Inverse design in nuclear quantum optics: From artificial x-ray
multi-level schemes to spectral observables
- Title（参考訳）: 原子核量子光学における逆設計--人工x線多レベルスキームからスペクトル観測へ
- Authors: Oliver Diekmann, Dominik Lentrodt and J\"org Evers
- Abstract要約: 薄膜キャビティに埋め込まれたM"オスバウアー核のアンサンブルは、X線量子光学にとって有望なプラットフォームを形成する。
ここでは、逆設計手法を用いて、所望の量子光学機能を提供する空洞構造の直接決定について述べる。
我々の結果は、より複雑なX線キャビティ設計を含む核量子光学の新しい応用の道を開くものである。
- 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: Ensembles of M\"ossbauer nuclei embedded in thin-film cavities form a
promising platform for x-ray quantum optics. A key feature is that the joint
nuclei-cavity system can be considered as an artificial x-ray multi-level
scheme in the low-excitation regime. Using the cavity environment, the
structure and parameters of such level schemes can be tailored beyond those
offered by the bare nuclei. However, so far, the direct determination of a
cavity structure providing a desired quantum optical functionality has remained
an open challenge. Here, we address this challenge using an inverse design
methodology. As a first qualitative result, we show that the established
fitting approach based on scattering observables in general is not unique,
since the analysis may lead to different multi-level systems for the same
cavity if based on observables in different scattering channels. Motivated by
this, we distinguish between scattering signatures and the microscopic level
scheme as separate design objectives, with the latter being uniquely determined
by an \textit{ab initio} approach. We find that both design objectives are of
practical relevance and that they complement each other regarding potential
applications. We demonstrate the inverse design for both objectives using
example tasks, such as realising electromagnetically induced transparency. Our
results pave the way for new applications in nuclear quantum optics involving
more complex x-ray cavity designs.
- Abstract（参考訳）: 薄膜キャビティに埋め込まれたM\"ossbauer核のアンサンブルは、X線量子光学にとって有望なプラットフォームを形成する。
重要な特徴は、結合核キャビティシステムは低励起状態において人工的なx線多レベルスキームと見なすことができることである。
空洞環境を用いて、そのようなレベルのスキームの構造とパラメータは、素核によって提供されるものよりも調整することができる。
しかし、今のところ、所望の量子光学機能を提供する空洞構造を直接決定することは、未解決の課題である。
ここでは,この課題を逆設計手法を用いて解決する。
第1の定性的結果として,散乱可観測性に基づく確立されたフィッティングアプローチは,散乱チャネル内の可観測性に基づく場合,解析が同一キャビティに対して異なる多レベル系をもたらす可能性があるため,一意的ではないことを示す。
これにより、散乱シグネチャと微視的レベルスキームを分離した設計目標と区別し、後者は一意的に \textit{ab initio} アプローチによって決定される。
どちらの設計目的も実用的であり、潜在的な応用に関して相互補完するものであることが判明した。
電磁誘導透過性の実現などの例を用いて,両目的の逆設計を実証する。
我々の結果は、より複雑なX線キャビティ設計を含む核量子光学の新しい応用の道を開く。
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