論文の概要: Chiral and nonreciprocal single-photon scattering in a
chiral-giant-molecule waveguide-QED system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.10957v1
- Date: Mon, 19 Jun 2023 14:19:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-21 17:40:03.772551
- Title: Chiral and nonreciprocal single-photon scattering in a
chiral-giant-molecule waveguide-QED system
- Title（参考訳）: キラル-ギアン-分子導波路-QED系におけるキラル及び非相互光子散乱
- Authors: Juan Zhou, Xian-Li Yin, Jie-Qiao Liao
- Abstract要約: カイラル-ギアン-分子導波路-QED系におけるキラルおよび非相互単光子散乱について検討した。
非マルコフ系では、散乱スペクトルは複数のピークとディップを持つより豊富な構造によって特徴づけられる。
この結果は、巨大原子を含む光量子デバイスの設計に潜在的に応用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3621816213357969
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study chiral and nonreciprocal single-photon scattering in a
chiral-giant-molecule waveguide-QED system. Here, the giant molecule consists
of two coupled giant atoms, which interact with two linear waveguides, forming
a four-port quantum device. We obtain the exact analytical expressions of the
four scattering amplitudes using a real-space method. Under the Markovian
limit, we find that the single-photon scattering behavior is determined by the
coupling strength between the giant atoms and the waveguides, the coupling
strength between the two giant atoms, and the nondipole effect caused by the
phase accumulation of photons travelling between the coupling points. It is
also found that chiral and nonreciprocal single-photon scattering can be
realized by introducing the chiral coupling to break the symmetry in the
coupling configuration between the giant molecule and the waveguides. In
addition, an ideal chiral emitter-waveguide coupling enables a directional
single-photon routing. In the non-Markovian regime, the scattering spectra are
characterized by more abundant structures with multiple peaks and dips. In
particular, we demonstrate that the non-Markovian retarded effect can induce
the nonreciprocal single-photon scattering. Our results have potential
applications in the design of optical quantum devices involving giant atoms,
which can provide an efficient platform for studying chiral quantum optics.
- Abstract（参考訳）: カイラル-ギアン-分子導波路-QED系におけるキラルおよび非相互単光子散乱について検討した。
ここでは、2つの結合した2つの巨大原子が2つの線形導波路と相互作用し、4ポートの量子デバイスを形成する。
実空間法を用いて4つの散乱振幅の厳密な解析式を得る。
マルコフ限界の下では、単一光子散乱の挙動は、巨大原子と導波路の間の結合強度、二つの巨大原子間の結合強度、および結合点の間を移動する光子の位相蓄積に起因する非双極子効果によって決定される。
また、巨大分子と導波路の結合構造における対称性を破るためにキラルカップリングを導入することで、キラルおよび非相互光子散乱を実現することができる。
さらに、理想的なキラルエミッタ-導波路結合により、方向性の単一光子ルーティングが可能となる。
非マルコフ系では、散乱スペクトルは複数のピークとディップを持つより豊富な構造によって特徴づけられる。
特に、非マルコフ遅延効果が非相互単光子散乱を誘導できることを示す。
この結果は, 光学量子デバイスの設計に応用できる可能性があり, カイラル量子光学の研究に有効なプラットフォームを提供することができる。
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