論文の概要: Coherent super- and subradiant dynamics between distant optical quantum
emitters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.02439v1
- Date: Wed, 5 Oct 2022 17:59:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-23 17:24:58.132483
- Title: Coherent super- and subradiant dynamics between distant optical quantum
emitters
- Title（参考訳）: 遠方光量子エミッタ間のコヒーレント超・サブラジアントダイナミクス
- Authors: Alexey Tiranov, Vasiliki Angelopoulou, Cornelis Jacobus van Diepen,
Bj\"orn Schrinski, Oliver August Dall'Alba Sandberg, Ying Wang, Leonardo
Midolo, Sven Scholz, Andreas Dirk Wieck, Arne Ludwig, Anders S{\o}ndberg
S{\o}rensen, Peter Lodahl
- Abstract要約: 単一放射体放射は光環境によって調整することができる。
複数のエミッターは「より異なる」定規に従ってこの図を根本的に拡張する。
サブラディアント状態は、特に不完全性とデコヒーレンスに非常に敏感であることを実現するのが困難である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.240984067778683
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Photon emission is the hallmark of light-matter interaction and the
foundation of photonic quantum science, enabling advanced sources for quantum
communication and computing. While single emitter radiation can be tailored by
the photonic environment, the introduction of multiple emitters fundamentally
extends this picture following a "more is different" dictum. The emerging
collective effects include modified emission and the creation of
emitter-emitter entanglement, towards a new domain of strongly correlated
light-matter quantum many-body physics. A fundamental challenge is that the
radiative dipole-dipole coupling rapidly decays with spatial separation, i.e.
within a fraction of the optical wavelength. This limitation can be overcome in
waveguide QED where the coupling is ideally of infinite range. Here we realize
distant dipole-dipole radiative coupling with multiple solid-state optical
quantum emitters embedded in nanophotonic waveguides. We dynamically probe the
collective response and identify both super- and subradiant emission as well as
means to control the dynamics by proper excitation techniques. Subradiant
states are particularly challenging to realize being highly sensitive to
imperfections and decoherence. Our work constitutes a foundational step towards
multi-emitter applications of technological importance, e.g., for realizing
quantum transduction between microwave qubits and the optical domain or for
quantum memories with exponential improvement in photon storage fidelity.
- Abstract（参考訳）: 光子放出は、光間相互作用とフォトニック量子科学の基礎の要点であり、量子通信とコンピューティングの先進的な情報源を可能にする。
単一エミッタ放射は光環境によって調整できるが、複数のエミッタの導入は「より異なる」ディクタンムに従ってこの像を根本的に拡張する。
新たに出現する集団効果は、強い相関を持つ光マッター量子多体物理学の新しい領域に向けて、変化した放出とエミッタ-エミッタの絡み合いの生成である。
基本的な課題は、放射型双極子-双極子カップリングが空間的分離、すなわち光波長の範囲内で急速に崩壊することである。
この制限は、結合が理想的には無限範囲の導波路qedにおいて克服できる。
ここでは、ナノフォトニック導波路に埋め込まれた複数の固体光量子エミッタと遠方の双極子-双極子放射結合を実現する。
我々は, 集団応答を動的に調査し, 超ラジアントとサブラジアントの両方の放出を同定し, 適切な励起技術によりダイナミクスを制御する方法を提案する。
サブラディアント状態は、特に不完全性とデコヒーレンスに非常に敏感であることを実現するのが困難である。
我々の研究は、マイクロ波量子ビットと光領域の間の量子トランスダクションの実現や、光子記憶率を指数関数的に改善した量子メモリなど、技術的重要性のマルチエミッター応用に向けた基礎的なステップを構成する。
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