論文の概要: Topologically protected subradiant cavity polaritons through linewidth
narrowing enabled by dissipationless edge states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.04277v1
- Date: Tue, 8 Aug 2023 14:20:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-09 12:35:18.990893
- Title: Topologically protected subradiant cavity polaritons through linewidth
narrowing enabled by dissipationless edge states
- Title（参考訳）: 散逸のないエッジ状態による線幅狭化による位相保護下空洞ポラリトン
- Authors: Yuwei Lu, Jingfeng Liu, Haoxiang Jiang, Zeyang Liao
- Abstract要約: 狭い直線幅と長い寿命を持つポラリトンは、量子センシングや記憶などの応用に魅力的である。
エッジ状態の位相的に保護された性質から、キャビティ・ポラリトン(英語版)のサブラジオタンスを不規則な原子ミラーに保存することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9558392439655011
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cavity polaritons derived from the strong light-matter interaction at the
quantum level provide a basis for efficient manipulation of quantum states via
cavity field. Polaritons with narrow linewidth and long lifetime are appealing
in applications such as quantum sensing and storage. Here, we propose a
prototypical arrangement to implement a whispering-gallery-mode resonator with
topological mirror moulded by one-dimensional atom array, which allows to boost
the lifetime of cavity polaritons over an order of magnitude. This considerable
enhancement attributes to the coupling of polaritonic states to dissipationless
edge states protected by the topological bandgap of atom array that suppresses
the leakage of cavity modes. When exceeding the width of Rabi splitting,
topological bandgap can further reduce the dissipation from polaritonic states
to bulk states of atom array, giving arise to subradiant cavity polaritons with
extremely sharp linewidth. The resultant Rabi oscillation decays with a rate
even below the free-space decay of a single quantum emitter. Inheriting from
the topologically protected properties of edge states, the subradiance of
cavity polaritons can be preserved in the disordered atom mirror with moderate
perturbations involving the atomic frequency, interaction strengths and
location. Our work opens up a new paradigm of topology-engineered quantum
states with robust quantum coherence for future applications in quantum
computing and network.
- Abstract（参考訳）: 量子レベルでの強い光-物質相互作用に由来するキャビティ偏光子は、キャビティ場を介して量子状態の効率的な操作の基礎となる。
狭い直線幅と長い寿命を持つポラリトンは、量子センシングや記憶などの応用に魅力的である。
本稿では,一次元原子配列で成形したトポロジカルミラーを用いた発振ガリーモード共振器を試作し,キャビティ偏光子の寿命を等級的に向上させる手法を提案する。
この顕著な強化特性は、空洞モードの漏れを抑制する原子配列のトポロジカルバンドギャップによって保護される散逸のないエッジ状態への分極状態のカップリングによるものである。
ラビ分割の幅を超えると、位相的バンドギャップは、極性状態から原子配列のバルク状態への散逸をさらに減少させ、非常に鋭い線幅を持つ亜ラジアントキャビティポラリトンに生じる。
結果のラビ振動は、単一の量子エミッタの自由空間崩壊よりも低い速度で崩壊する。
エッジ状態の位相的に保護された性質から受け継いだキャビティポラリトンは、原子周波数、相互作用強度、位置を含む中程度の摂動を伴う乱れた原子ミラーに保存することができる。
我々の研究は、量子コンピューティングとネットワークの将来の応用にロバストな量子コヒーレンスを持つトポロジー工学の量子状態の新しいパラダイムを開放する。
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