論文の概要: Radiative Properties of an Artificial Atom coupled to a Josephson Junction Array

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.14129v1
• Date: Fri, 27 May 2022 17:40:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 13:54:20.791059
• Title: Radiative Properties of an Artificial Atom coupled to a Josephson Junction Array
• Title（参考訳）: ジョセフソン接合アレーに結合した人工原子の放射特性
• Authors: Kanu Sinha, Saeed A. Khan, Elif C\"uce and Hakan E. T\"ureci
• Abstract要約: 人工原子の放射特性をジョセフソン接合の配列によって形成される多モード空洞に結合する。 原子とアレイ間の可変結合要素を導入し、そのような系が摂動から非摂動の光-物質相互作用の交叉状態を示すことを示した。
• 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: We study the radiative properties -- the Lamb shift, Purcell decay rate and the spontaneous emission dynamics -- of an artificial atom coupled to a long, multimode cavity formed by an array of Josephson junctions. Introducing a tunable coupling element between the atom and the array, we demonstrate that such a system can exhibit a crossover from a perturbative to non-perturbative regime of light-matter interaction as one strengthens the coupling between the atom and the Josephson junction array (JJA). As a consequence, the concept of spontaneous emission as the occupation of the local atomic site being governed by a single complex-valued exponent breaks down. This breakdown, we show, can be interpreted in terms of formation of hybrid atom-resonator modes with radiative losses that are non-trivially related to the effective coupling between individual modes. We develop a singular function expansion approach for the description of the open quantum system dynamics in such a multimode non-perturbative regime. This modal framework generalizes the normal mode description of quantum fields in a finite volume, incorporating exact radiative losses and incident quantum noise at the delimiting surface. Our results are pertinent to recent experiments with Josephson atoms coupled to high impedance Josephson junction arrays.
• Abstract（参考訳）: 人工原子の放射特性、ラムシフト、パーセル崩壊速度および自然放出ダイナミクスについて、ジョセフソン接合の配列によって形成される長い多モード空洞に結合する。 原子とアレイ間の可変結合要素を導入し、原子とジョセフソン接合配列(JJA)の結合を強化することにより、そのような系が摂動から非摂動的な光-物質相互作用の交叉を示すことを示した。 その結果、局所的な原子サイトが1つの複素値の指数によって支配されるという自然放出の概念が崩壊する。 この分解は、個々のモード間の効果的な結合と非自明に関連しない放射損失を伴うハイブリッド原子共鳴モードの形成の観点から解釈できる。 このような多モード非摂動状態における開量子系の力学を記述するための特異関数展開手法を開発する。 このモーダル・フレームワークは、有限体積の量子場の通常のモード記述を一般化し、正確な放射損失と減光面における入射量子ノイズを包含する。 この結果は、ジョセフソン原子と高インピーダンスジョセフソン接合アレイを結合した最近の実験と関係している。

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