論文の概要: Circuit QED with a Giant Atom Coupling to Left-handed Superlattice
Metamaterials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06826v2
- Date: Thu, 22 Feb 2024 00:54:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-23 18:40:08.481774
- Title: Circuit QED with a Giant Atom Coupling to Left-handed Superlattice
Metamaterials
- Title（参考訳）: 左利き超格子メタマテリアルへの巨大原子カップリングを用いたqed回路
- Authors: Zhao-Min Gao, Jia-Qi Li, Zi-Wen Li, Wen-Xiao Liu and Xin Wang
- Abstract要約: 左利き超格子メタマテリアルと相互作用する巨大原子の量子力学について検討する。
非対称なバンドエッジの存在は、様々な干渉ダイナミクスをもたらす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.933389994611203
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Giant atoms, where the dipole approximation ceases to be valid, allow us to
observe unconventional quantum optical phenomena arising from interference and
time-delay effects. Most previous studies consider giant atoms coupling to
conventional materials with right-handed dispersion. In this study, we first
investigate the quantum dynamics of a giant atom interacting with left-handed
superlattice metamaterials. Different from those right-handed counterparts, the
left-handed superlattices exhibit an asymmetric band gap generated by anomalous
dispersive bands and Bragg scattering bands. First, by assuming that the giant
atom is in resonance with the continuous dispersive energy band, spontaneous
emission will undergo periodic enhancement or suppression due to the
interference effect. At the resonant position, there is a significant
discrepancy in the spontaneous decay rates between the upper and lower bands,
which arises from the differences in group velocity. Second, we explore the
non-Markovian dynamics of the giant atom by considering the frequency of the
emitter outside the energy band, where bound states will be induced by the
interference between two coupling points. By employing both analytical and
numerical methods, we demonstrate that the steady atomic population will be
periodically modulated, driven by variations in the size of the giant atom. The
presence of asymmetric band edges leads to diverse interference dynamics.
Finally, we consider the case of two identical emitters coupling to the
waveguide and find that the energy within the two emitters undergoes exchange
through the mechanism Rabi oscillations.
- Abstract（参考訳）: 双極子近似が有効ではない巨大原子は、干渉や時間遅延効果から生じる非典型的な量子光学現象を観測することができる。
これまでの研究では、右利き分散を持つ従来の材料に結合する巨大原子について検討している。
本研究では,左利き超格子メタマテリアルと相互作用する巨大原子の量子力学を初めて研究した。
右利きと異なり、左利きの超格子は、異常な分散バンドとブラッグ散乱バンドによって生じる非対称なバンドギャップを示す。
まず、巨大原子が連続分散エネルギー帯と共鳴していると仮定すると、自発的放出は干渉効果によって周期的な増強または抑制を受ける。
共鳴位置では, 群速度の差から生じる, 上層バンドと下層バンドの自発的減衰率に有意な差がある。
第二に、2つの結合点間の干渉によって境界状態が引き起こされるエネルギーバンドの外側のエミッタの周波数を考慮し、巨大原子の非マルコフ動力学を探求する。
解析的手法と数値的手法の両方を用いて、安定な原子集団は、巨大原子の大きさの変化によって周期的に変調されることを示した。
非対称なバンドエッジの存在は、様々な干渉ダイナミクスをもたらす。
最後に、2つの同一のエミッタが導波管に結合し、2つのエミッタ内のエネルギーがラビ振動によって交換されることを示す。
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