論文の概要: Coherent response of inhomogeneously broadened and spatially localized emitter ensembles in waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.02622v2
• Date: Sun, 11 Feb 2024 05:52:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-13 22:31:45.440495
• Title: Coherent response of inhomogeneously broadened and spatially localized emitter ensembles in waveguide QED
• Title（参考訳）: 導波路qedにおける不均一拡大および空間局在エミッタアンサンブルのコヒーレント応答
• Authors: Lewis Ruks, Xuejun Xu, Ryuichi Ohta, William John Munro, Victor Manuel Bastidas
• Abstract要約: 単一有効かつコヒーレントなエミッタとして使用される導波路に、サブ波長空間範囲に埋め込まれた不均一に拡張されたアンサンブルについて検討した。 この研究は、固体中のコヒーレントアンサンブルダイナミクスをWQEDに導入し、領域をスペクトル的に調整可能なエミッタに拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spectrally and spatially varying ensembles of emitters embedded into waveguides are ever-present in both well-established and emerging technologies. If control of collective excitations can be attained, a plethora of coherent quantum dynamics and applications may be realized on-chip in the scalable paradigm of waveguide quantum electrodynamics (WQED).Here, we investigate inhomogeneously broadened ensembles embedded with subwavelength spatial extent into waveguides employed as single effective and coherent emitters. We develop a method permitting the approximate analysis and simulation of such mesoscopic systems featuring many emitters, and show how collective resonances are observable within the waveguide transmission spectrum once their linewidth exceeds the inhomogeneous line. In particular, this allows for near-unity and tailorable non-Lorentzian extinction of waveguide photons overcoming large inhomogeneous broadening present in current state-of-the-art. As a particular illustration possible in such existing experiments, we consider the classic emulation of the cavity QED (CQED) paradigm here using ensembles of rare-earth ions as coherent mirrors and qubits and demonstrate the possibility of strong coupling given existing restrictions on inhomogeneous broadening and ensemble spatial extent. This work introduces coherent ensemble dynamics in the solid-state to WQED and extends the realm to spectrally tailorable emitters.
• Abstract（参考訳）: 導波路に埋め込まれたエミッタのスペクトル的および空間的に変化するアンサンブルは、確立された技術と新興技術の両方において常に存在する。 集団励起の制御が可能であれば、導波路量子電磁力学(wqed)のスケーラブルなパラダイムにおいて、多数のコヒーレント量子力学と応用がオンチップで実現される。 そこで本研究では, 短波長空間範囲に埋め込まれた不均一なアンサンブルを, 単一有効かつコヒーレントなエミッタとして用いる導波路に拡張する。 本研究では,多くのエミッタを特徴とするメソスコピックシステムの近似解析とシミュレーションを行い,その線形幅が不均一線を超えると導波路伝送スペクトル内で集団共振が観測可能であることを示す。 特に、これによって、現在最先端にある大きな不均一な拡張を克服する導波管光子の準均一性および調整可能な非ローレンツ光子の消滅が可能になる。 このような既存の実験で可能な具体例として、希土類イオンのアンサンブルをコヒーレントミラーや量子ビットとして、キャビティqed(cqed)パラダイムの古典的なエミュレーションを考察し、不均質な広がりとアンサンブル空間の範囲に対する既存の制約を考慮し、強結合の可能性を示す。 本研究は、固体状態のコヒーレントアンサンブルダイナミクスをwqedに導入し、領域をスペクトル調整可能なエミッターに拡張する。

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