論文の概要: Collective photon emission in solid state environments: Concatenating
non-markovian and markovian dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.04741v1
- Date: Wed, 8 Nov 2023 15:09:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-09 15:36:45.445905
- Title: Collective photon emission in solid state environments: Concatenating
non-markovian and markovian dynamics
- Title（参考訳）: 固体環境における集合光子放出:非マルコフ力学とマルコフ力学の結合
- Authors: Devashish Pandey and Martijn Wubs
- Abstract要約: 固体量子エミッタの集合発光とマルチキュービットダイナミクスについて検討する。
単一量子エミッタの場合、動的方程式はどちらの方法でも同一であることを示す。
我々の結合法とポーラロン法は任意の数と種類の量子エミッタに適用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Collective light emission and multi-qubit dynamics of solid-state quantum
emitters are affected both by their coupling to the light field and to lattice
vibrations. The effect of phonons on quantum emitters is twofold: polaron
formation is described by ultrafast non-markovian dynamics, while slower
dephasing is well described by exponential decay. Both temperature-dependent
processes will affect collective emission and entanglement, but they are
usually not modeled, probably due to a lack of efficient methods especially for
more than two emitters. So here we propose and compare two methods: the first
method concatenates the fast and slow phonon dynamics, and the second is the
polaron method. For a single quantum emitter, we show that the dynamical
equations are identical in both methods, while predictions for two or more
emitters also agree very well. Both of our methods incorporate non-markovian
dynamics due to phonons demonstrating the temperature sensitivity of the
collective photon emission. Utilizing a simplified markovian model instead may
not be accurate enough especially for quantum information applications: for
example, we show how the markovian model may considerably overestimate the
two-emitter concurrence, except at very low temperatures. Our concatenation and
polaron methods can be applied to an arbitrary number and type of quantum
emitters, and beyond the bulk GaAs environment that we consider here.
Especially the concatenation method can take phonon effects into account at the
same computational cost as modelling the emitter-photon interaction alone.
Finally, we present approximate analytical expressions for the collective
emission spectrum for N emitters on a one-dimensional chain.
- Abstract（参考訳）: 固体量子エミッタの集団発光と多量子ビットダイナミクスは、それらの光場への結合と格子振動の両方に影響される。
ポーラロンの形成は超高速な非マルコフ力学によって記述され、遅い劣化は指数的崩壊によってよく説明される。
どちらの温度依存性のプロセスも集団放出と絡み合いに影響を与えるが、通常はモデル化されていない。
そこで本研究では, 高速かつ低速なフォノン力学を結合する第1法と, ポラロン法という2つの方法を提案する。
単一量子エミッタの場合、動的方程式はどちらの方法でも同一であり、2つ以上のエミッタの予測も非常によく一致する。
どちらの方法も、集団光子放出の温度感度を示すフォノンによる非マルコフ力学を取り入れている。
単純化されたマルコフモデルを用いることは、量子情報応用において特に正確ではないかもしれない:例えば、非常に低温のときを除いて、マルコフモデルが2エミッターの共起をかなり過大評価していることを示す。
我々の結合法とポーラロン法は、任意の数と種類の量子エミッタに適用でき、ここで考慮するバルクGaAs環境を超えることができる。
特に結合法は、エミッタ-光子相互作用のみをモデル化するのと同じ計算コストでフォノン効果を考慮に入れることができる。
最後に、1次元鎖上のNエミッタの集合放出スペクトルに関する近似解析式を提案する。
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