論文の概要: Topological multi-mode waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.02090v2
• Date: Fri, 18 Aug 2023 13:30:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-22 01:26:04.293799
• Title: Topological multi-mode waveguide QED
• Title（参考訳）: トポロジカルマルチモード導波路QED
• Authors: Carlos Vega, Diego Porras, Alejandro Gonz\'alez-Tudela
• Abstract要約: 本稿では, 位相的に保護された伝播モードを量子エミッタで対向して利用する方法を示す。 このような能力は、トポロジカルに保護された光子の間で量子ゲートを生成する方法と、トポロジカルチャネルにおいてより複雑な光の絡み合った状態を生成する方法を舗装する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.1574468325115
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Topological insulators feature a number of topologically protected boundary modes linked to the value of their bulk invariant. While in one-dimensional systems the boundary modes are zero dimensional and localized, in two-dimensional topological insulators the boundary modes are chiral, one-dimensional propagating modes along the edges of the system. Thus, topological photonic insulators with large Chern numbers naturally display a topologically protected multimode waveguide at their edges. Here, we show how to take advantage of these topologically protected propagating modes by interfacing them with quantum emitters. In particular, using a Harper-Hofstadter lattice, we find situations in which the emitters feature quasiquantized decay rates due to the increasing number of edge modes, and where their spontaneous emission spatially separates in different modes. We also show how using a single $\pi$-pulse the combination of such spatial separation and the interacting character of the emitters leads to the formation of a single-photon time-bin entangled state with no classical analog, which we characterize computing its entanglement entropy. Finally, we also show how the emitters can selectively interact with the different channels using nonlocal light-matter couplings such as the ones that can be obtained with giant atoms. Such capabilities pave the way for generating quantum gates among topologically protected photons as well as generating more complex entangled states of light in topological channels.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル絶縁体は、そのバルク不変量の値に関連する多くの位相的に保護された境界モードを特徴としている。 1次元系では境界モードはゼロ次元で局所化されるが、2次元トポロジカル絶縁体では境界モードはキラルであり、系の端に沿って1次元の伝播モードである。 このように、大きなチャーン数を持つトポロジカルフォトニック絶縁体は、自然に位相的に保護された多モード導波路をその端に表示する。 ここでは、これらの位相的に保護された伝播モードを量子エミッタで対向して利用する方法を示す。 特に、Harper-Hofstadter格子を用いて、エッジモードの増加によりエミッタが擬似減衰率を特徴付ける状況と、その自然放出が異なるモードで空間的に分離される状況を見出した。 また,そのような空間的分離とエミッタの相互作用特性の組み合わせを1つの$\pi$-pulseを使用することで,古典的アナログを含まない1光子時間ビン絡み状態が形成されることを示し,エントロピーの計算を特徴付ける。 最後に、巨大原子で得られるような非局所的な光物質結合を用いて、エミッタが異なるチャネルと選択的に相互作用できることを示す。 このような能力は、位相的に保護された光子の間で量子ゲートを生成する方法となり、位相チャネル内のより複雑な光の絡み合い状態を生成する。

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