論文の概要: Many-body cavity quantum electrodynamics with driven inhomogeneous
emitters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04345v2
- Date: Mon, 1 May 2023 22:02:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-03 18:04:41.539792
- Title: Many-body cavity quantum electrodynamics with driven inhomogeneous
emitters
- Title（参考訳）: 駆動型不均質エミッタによる多体キャビティ量子電磁力学
- Authors: Mi Lei, Rikuto Fukumori, Jake Rochman, Bihui Zhu, Manuel Endres,
Joonhee Choi, Andrei Faraon
- Abstract要約: 本研究では, ナノフォトニック共振器の共振器に高い共振性を持たせ, 固体エミッタの大きなアンサンブルが強い励起下でどのように振る舞うかを考察した。
共振器共振器と共振器光子との相互作用によって引き起こされる量子干渉と集団応答から, 共振器反射スペクトルにおける鋭く, 集合的透過性(CIT)が発見された。
多数体cQED状態におけるこれらの現象は、遅い光と周波数参照を達成するための新しいメカニズムを可能にし、固体超ラジアントレーザーへの道を開き、アンサンブルベースの量子配線の発展を知らせる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.745127037087037
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum emitters coupled to optical resonators are quintessential systems for
exploring fundamental phenomena in cavity quantum electrodynamics (cQED) and
are commonly used in quantum devices acting as qubits, memories and
transducers. Many previous experimental cQED studies have focused on regimes in
which a small number of identical emitters interact with a weak external drive,
such that the system can be described with simple, effective models. However,
the dynamics of a disordered, many-body quantum system subject to a strong
drive have not been fully explored, despite its importance and potential in
quantum applications. Here we study how a large, inhomogeneously broadened
ensemble of solid-state emitters coupled with high cooperativity to a
nanophotonic resonator behaves under strong excitation. We discover a sharp,
collectively induced transparency (CIT) in the cavity reflection spectrum,
resulting from quantum interference and collective response induced by the
interplay between driven inhomogeneous emitters and cavity photons.
Furthermore, coherent excitation within the CIT window leads to highly
nonlinear optical emission, spanning from fast superradiance to slow
subradiance. These phenomena in the many-body cQED regime enable new mechanisms
for achieving slow light and frequency referencing, pave a way towards
solid-state superradiant lasers and inform the development of ensemble-based
quantum interconnects.
- Abstract（参考訳）: 光共振器に結合された量子エミッタは、キャビティ量子力学(cQED)の基本現象を研究するためのクインテシデントシステムであり、量子ビット、メモリ、トランスデューサとして働く量子デバイスで一般的に用いられる。
これまでの多くの実験的なcQED研究は、少数の同一のエミッタが弱い外部駆動と相互作用し、システムは単純で効果的なモデルで記述できる状態に焦点を当ててきた。
しかし、強い駆動を受ける無秩序で多体量子システムのダイナミクスは、量子応用におけるその重要性と可能性にもかかわらず、完全には研究されていない。
本稿では、ナノフォトニック共振器への高い協調性を有する固体エミッタの大型で不均質なアンサンブルが強励起下でどのように振る舞うかを研究する。
導電性不均質エミッタとキャビティ光子との相互作用によって引き起こされる量子干渉と集団応答により、キャビティ反射スペクトルの鋭い集合誘起透過性(cit)が発見される。
さらに、CITウィンドウ内のコヒーレント励起は、高速超放射から遅いサブ放射まで、非常に非線形な発光をもたらす。
多数体cQED状態におけるこれらの現象は、遅い光と周波数参照を達成するための新しいメカニズムを可能にし、固体超放射光レーザーへの道を開き、アンサンブルベースの量子配線の発展を知らせる。
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