論文の概要: Excitation spectrum of a multilevel atom coupled with a dielectric nanostructure

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.09346v1
• Date: Thu, 14 Dec 2023 21:17:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-18 18:01:36.128772
• Title: Excitation spectrum of a multilevel atom coupled with a dielectric nanostructure
• Title（参考訳）: 誘電体ナノ構造と結合した多層原子の励起スペクトル
• Authors: N.A. Moroz, L.V. Gerasimov, A.D. Manukhova, D.V. Kupriyanov
• Abstract要約: 誘電体ナノ構造近傍で局在した単一電子原子の励起スペクトルを計算する。 特に、光性結晶導波路を伝播する原子と光の強い共鳴相互作用は、数原子からなる小さな原子配列と結合する信号光のシナリオを現実的に正当化する。 潜在的な意味として、このようなシステムで期待される方向の1次元共鳴散乱は、量子レジスタに統合された遠方の原子を絡み合わせることで量子バスを提供することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop a microscopic calculation scheme for the excitation spectrum of a single-electron atom localized near a dielectric nanostructure. The atom originally has an arbitrary degenerate structure of its Zeeman sublevels on its closed optical transition and we follow how the excitation spectrum would be modified by its radiative coupling with a mesoscopicaly small dielectric sample of arbitrary shape. The dielectric medium is modeled by a dense ensemble of $V$-type atoms having the same dielectric permittivity near the transition frequency of the reference atom. Our numerical simulations predict strong coupling for some specific configurations and then suggest promising options for quantum interface and quantum information processing at the level of single photons and atoms. In particular, the strong resonance interaction between atom(s) and light, propagating through a photonic crystal waveguide, justifies as realistic the scenario of a signal light coupling with a small atomic array consisting of a few atoms. As a potential implication, the directional one-dimensional resonance scattering, expected in such systems, could provide a quantum bus by entangling distant atoms integrated into a quantum register.
• Abstract（参考訳）: 誘電体ナノ構造近傍に局在する単一電子原子の励起スペクトルの微視的計算法を開発した。 原子はもともと、その閉光遷移におけるゼーマン準位の任意の縮退構造を持ち、励起スペクトルが任意の形状のメソスコピックな小さな誘電体試料と放射結合によってどのように変化するかに従う。 誘電体媒体は、基準原子の遷移周波数付近で同じ誘電誘電率のv$型原子の密集したアンサンブルによってモデル化される。 我々の数値シミュレーションは、特定の構成の強い結合を予測し、単一の光子と原子のレベルで量子インターフェースと量子情報処理に期待できる選択肢を提案する。 特に、フォトニック結晶導波路を介して伝播する原子と光の間の強い共鳴相互作用は、数個の原子からなる小さな原子配列と信号光を結合するシナリオを現実的に正当化する。 可能性として、このようなシステムで期待される方向の1次元共鳴散乱は、量子レジスタに統合された遠方の原子を絡み合わせることで量子バスを提供することができる。

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