論文の概要: Collective photon emission in solid state environments: Concatenating non-markovian and markovian dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.04741v2
- Date: Tue, 2 Jul 2024 11:07:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-04 08:09:56.680677
- 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団光子放射--非マルコフ力学とマルコフ力学の結合
- Authors: Devashish Pandey, 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。
量子放出体に対するフォノンの効果は超高速非マルコフ力学によって説明される。
単一量子エミッタの場合、第1の方法は高速で遅いフォノン力学を過大評価し、第2の方法はポーラロン法であることを示す。
- 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. Of the two temperature-dependent processes, the effect of the former on the collective emission and the entanglement decay of emitters is usually not modeled, and also the latter is sometimes neglected. Here we propose and compare two methods that are efficient also for several emitters: 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合発光とマルチキュービットダイナミクスは、光場への結合と格子振動の両方によって影響を受ける。
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。
2つの温度依存過程のうち、前者の影響が集合放出とエミッターの絡み合い崩壊をモデル化せず、後者も無視されることがある。
ここでは、複数のエミッタに対しても効率的な2つの手法を提案し、比較する。第1の手法は、高速で遅いフォノン力学を連結し、第2の手法はポーラロン法である。
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。
どちらの手法も、光子放射の温度感受性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$N$エミッタに対する集合放出スペクトルの近似解析式を示す。
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