論文の概要: Jaynes-Cummings interaction between low energy free-electrons and cavity
photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.01575v1
- Date: Fri, 3 Feb 2023 07:06:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-06 17:03:58.137574
- Title: Jaynes-Cummings interaction between low energy free-electrons and cavity
photons
- Title（参考訳）: 低エネルギー自由電子とキャビティ光子のJaynes-Cummings相互作用
- Authors: Aviv Karnieli and Shanhui Fan
- Abstract要約: 誘電体マイクロキャビティに結合した低エネルギー自由電子を用いたJaynes-Cummings Hamiltonianを実現するための新しい手法を提案する。
この手法は、複数の連続する光子の放出を抑制する大規模なデチューニングを引き起こす量子リコイルを利用する。
本手法は, 単光子生成に有効であり, 単光子生成に有効であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.571097144710995
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Jaynes-Cummings Hamiltonian is at the core of cavity quantum
electrodynamics, and is ubiquitous in a variety of quantum technologies. The
ability to implement and control the various aspects of this Hamiltonian is
thus of paramount importance. However, conventional implementations relying on
bound-electron systems are fundamentally limited by the Coulomb potential that
bounds the electron, in addition to suffering from practical limitations such
as requiring cryogenic temperatures for operation and fabrication
inhomogeneity. In this work, we propose theoretically a new approach to realize
the Jaynes-Cummings Hamiltonian using low energy free-electrons coupled to
dielectric microcavities, and exemplify several quantum technologies made
possible by this approach. Our approach utilizes quantum recoil, which causes a
large detuning that inhibits the emission of multiple consecutive photons,
effectively transforming the free-electron into a two-level system coupled to
the cavity mode. We show that this approach can be used for generation of
single photons with unity efficiency and high fidelity. We then generalize the
concept to achieve a multiple-level quantum emitter through a suitable design
of cavity modes, allowing for deterministic photon-pair generation and even a
quantum SWAP gate between a cavity photon and a free-electron qubit. An
increase in coupling strength by a factor of \sqrt(N) can be achieved when an
entangled symmetric state of N electrons is used to drive the cavity. Tunable
by their kinetic energy and phase-matching to light waves, quantum
free-electrons are inherently versatile emitters with an engineerable emission
wavelength. As such, they pave the way towards new possibilities for quantum
interconnects between photonic platforms at disparate spectral regimes.
- Abstract（参考訳）: ジャイネス・カミングス・ハミルトニアン(Jaynes-Cummings Hamiltonian)は、キャビティ量子力学の核であり、様々な量子技術においてユビキタスである。
したがって、このハミルトニアンの様々な側面を実装して制御する能力は極めて重要である。
しかしながら、バウンド電子系に依存する従来の実装は、電子を束縛するクーロンポテンシャルによって基本的に制限されている。
本研究では,誘電体マイクロキャビティに結合した低エネルギー自由電子を用いてjaynes-cummings hamiltonianを実現するための新しい手法を提案する。
提案手法では, 多重光子の放出を抑制し, 空洞モードに結合した2レベル系に効果的に自由電子を変換する量子再コイルを用いる。
本手法は, 単光子生成に有効であり, 単光子生成に有効であることを示す。
次に、キャビティモードの適切な設計によりマルチレベル量子エミッタを実現するための概念を一般化し、決定論的光子ペア生成や、キャビティ光子と自由電子量子ビットの間の量子SWAPゲートさえも可能とする。
N電子の絡み合った対称状態を用いて空洞を駆動すると、 \sqrt(N) の因子による結合強度の増大が達成される。
運動エネルギーと光波への位相マッチングにより、量子自由電子は本質的にエンジニアリング可能な発光波長を持つ多用途エミッタである。
そのため、異なるスペクトル状態におけるフォトニックプラットフォーム間の量子相互接続の新しい可能性への道を開いた。
関連論文リスト
- Cavity-Quantum Electrodynamics with Moiré Flatband Photonic Crystals [35.119260614523256]
量子ドットは、42 psから1692 psまでの40の因子で調整できるが、これは強いパーセルの増強とパーセルの阻害効果に起因する。
我々の発見は、量子インターネットアプリケーションのための量子光源、量子光スイッチ、量子ノードのムーアのフラットバンド化への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-25T18:52:11Z) - Nonlinear dynamical Casimir effect and Unruh entanglement in waveguide QED with parametrically modulated coupling [83.88591755871734]
理論的には、1次元導波路に対して動く2レベル量子ビットの配列について検討する。
この運動の周波数が2倍のクビット共鳴周波数に近づくと、光子のパラメトリック生成と量子ビットの励起を誘導する。
我々は、摂動図式技術と厳密なマスター方程式アプローチの両方を取り入れた包括的一般理論フレームワークを開発する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-30T15:54:33Z) - Electrically defined quantum dots for bosonic excitons [0.0]
単層半導体における励起子に対する電気的に定義された量子ドットを示す。
我々の研究は、エクシトン-エクシトン相互作用からのみ非線形応答が生じる量子閉じ込めボソニックモードを実現するための道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-29T15:45:22Z) - All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [69.65384453064829]
単光子強度ビームを用いた全光変調の実証を行った。
本稿では,テラヘルツ高速光スイッチングの可能性を明らかにする。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-18T20:14:15Z) - Generating optical cat states via quantum interference of multi-path
free-electron-photons interactions [0.0]
マルチパス自由電子-光子相互作用の量子干渉に基づいて光猫状態を生成する手法を提案する。
We show that the Wigner negativity is oscillats with the coupling strength, and the optical cat state are successfully generated with highfidelity。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-22T15:17:48Z) - Universal and ultrafast quantum computation based on
free-electron-polariton blockade [0.3463527836552467]
空飛ぶクビットとして働く自由荷電粒子である空洞QEDに新しい要素を導入する。
我々は,超高速,決定論的,普遍的な離散変数量子計算が可能であることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-23T13:55:11Z) - Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。
トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。
我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-20T18:04:26Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z) - Quantum Floquet engineering with an exactly solvable tight-binding chain
in a cavity [0.0]
単一空洞モードに結合した密結合鎖によって与えられる、正確に解けるモデルを提供する。
我々は,光物質結合の摂動膨張が注意を要し,容易に偽の超放射能相につながることを示した。
さらに,電子単一粒子スペクトル関数と光伝導率の解析式を導出する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-26T14:33:20Z) - Waveguide quantum electrodynamics: collective radiance and photon-photon
correlations [151.77380156599398]
量子電磁力学は、導波路で伝播する光子と局在量子エミッタとの相互作用を扱う。
我々は、誘導光子と順序配列に焦点をあて、超放射および準放射状態、束縛光子状態、および有望な量子情報アプリケーションとの量子相関をもたらす。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-11T17:49:52Z) - Optical repumping of resonantly excited quantum emitters in hexagonal
boron nitride [52.77024349608834]
六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子エミッタからの発光を増幅するために、弱い非共鳴レーザーを用いて暗黒状態への遷移を低減し、光発光を増幅する光共振方式を提案する。
この結果は、量子フォトニクスアプリケーションのための信頼性の高いビルディングブロックとしてhBNに原子様欠陥を配置する上で重要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-11T10:15:22Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。