論文の概要: Attaining near-ideal Dicke superradiance in expanded spatial domains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.18330v2
• Date: Wed, 3 Jan 2024 10:23:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-04 16:19:21.222663
• Title: Attaining near-ideal Dicke superradiance in expanded spatial domains
• Title（参考訳）: 拡張空間領域におけるDicke超放射能
• Authors: Jun Ren, Shicheng Zhu and Z. D. Wang
• Abstract要約: 自由空間における逆エミッタの配列の超輝度は、最も近い近傍よりも遥かに離れた相互作用を必要とする。 Epsilon-Near-zero (ENZ) は、無限の有効波長を持つ物質であり、エミッタ間の長距離相互作用を媒介する。 我々は,様々な結合シナリオに適用可能な超放射能の発生を評価するために,一般的な手法を用いる。 この研究の成果は、量子情報処理と光-物質相互作用に将来的な応用が期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Dicke superradiance is essentially a case of correlated dissipation leading to the macroscopic quantum coherence. Superradiance for arrays of inverted emitters in free space requires interactions far beyond the nearest-neighbor, limiting its occurrence to small emitter-emitter distances. Epsilon-near-zero (ENZ) materials, which exhibit infinite effective wavelengths, can mediate long-range interactions between emitters. We investigate the superradiance properties of two ENZ structures, namely plasmonic waveguides and dielectric photonic crystals, and demonstrate their potential to support near-ideal Dicke superradiance across expanded spatial domains. We employ a general method that we have developed to assess the occurrence of superradiance, which is applicable to various coupling scenarios and only relies on the decoherence matrix. Furthermore, by numerically examining the emission dynamics of the few-emitter systems, we distinct the roles of quantum coherence at different stages of emission for the case of all-to-all interaction, and demonstrate that the maximum quantum coherence in the system can be determined using the maximum photon burst rate. The findings of this work have prospective applications in quantum information processing and light-matter interaction.
• Abstract（参考訳）: Dicke superradiance は本質的には、マクロ的な量子コヒーレンスにつながる相関散逸のケースである。 自由空間における反転エミッタの配列の超放射は、最寄りのエミッタ-エミッタ距離に制限された最寄りの相互作用を必要とする。 Epsilon-Near-zero(ENZ)は、無限の有効波長を持つ物質で、エミッタ間の長距離相互作用を媒介する。 プラズモニック導波路と誘電体フォトニック結晶という2つのenz構造の超ラジアン特性を調査し,拡張した空間領域をまたいだ近イデアルディッケ超ラジアンをサポートする可能性を示す。 我々は,様々な結合シナリオに適用可能であり,デコヒーレンス行列にのみ依存する超放射能の発生を評価するために開発した一般的な手法を用いる。 さらに, 少数のエミッタ系のエミッションダイナミクスを数値的に検討することにより, 全対全相互作用の場合のエミッションの異なる段階での量子コヒーレンスの役割を識別し, 最大光子バースト速度を用いて系内の最大量子コヒーレンスを決定できることを実証した。 この研究の知見は、量子情報処理と光・物質相互作用に有望な応用をもたらす。

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