論文の概要: Band Gap Engineering and Controlling Transport Properties of Single Photons in Periodic and Disordered Jaynes-Cummings Arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.15231v1
• Date: Fri, 26 Jan 2024 22:32:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-30 19:25:25.856455
• Title: Band Gap Engineering and Controlling Transport Properties of Single Photons in Periodic and Disordered Jaynes-Cummings Arrays
• Title（参考訳）: 周期および不規則Janes-Cummingsアレイにおける単一光子のバンドギャップ工学と輸送特性制御
• Authors: Tiberius Berndsen, Nishan Amgain, and Imran M. Mirza
• Abstract要約: 周期的および位置不規則なJaynes-Cummingsアレイにおける単一光子輸送特性について検討した。 乱れの場合、単一光子透過曲線はバンド形成の消失を示す。 この研究の結果は、光学領域における量子多体効果の研究に応用できるかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We theoretically study the single photon transport properties in periodic and position-disordered Jaynes-Cummings (or JC) arrays of waveguide-coupled microtoroidal ring resonators, each interacting with a single two-level quantum emitter. Employing the real-space formalism of quantum optics, we focus on various parameter regimes of cavity quantum electrodynamics (cQED) to gain better control of single photon propagation in such a many-body quantum optical setting. As for some of the key findings, we observe that the periodic setting leads to the formation of the band structure in the photon transmission spectra, which is most evident in the strong coupling regime of cQCD. However, under the resonant conditions with no losses, the application of Bloch's theorem indicates that the width of forbidden gaps can be altered by tuning the emitter-cavity coupling to small values. Moreover, in the disordered case, we find that the single photon transmission curves show the disappearance of band formation. However, spectral features originating from cQED interactions observed for single atom-cavity problem remain robust against weak-disordered conditions. The results of this work may find application in the study of quantum many-body effects in the optical domain as well as in different areas of quantum computation and quantum networking.
• Abstract（参考訳）: 導波管結合型マイクロトロイドリング共振器の周期的および非秩序なJaynes-Cummings(またはJC)配列における単一光子輸送特性を理論的に研究し、それぞれが単一2レベル量子エミッタと相互作用する。 量子光学の実空間形式を用いて、共振器量子電磁力学(cqed)の様々なパラメータレジームに着目し、このような多体量子光学設定において単一光子伝播をより良く制御する。 重要な発見のいくつかについては、周期的な設定が光子透過スペクトルのバンド構造の形成につながることが観察され、これはcQCDの強い結合状態において最も顕著である。 しかし、損失のない共鳴条件の下では、ブロッホの定理の適用は、エミッタキャビティ結合を小さい値にチューニングすることで、禁止ギャップの幅を変えることができることを示している。 さらに, 乱れた場合, 単一光子透過曲線はバンド形成の消失を示すことがわかった。 しかし、単一原子キャビティ問題で観測されたcqed相互作用に由来するスペクトル特徴は弱い不規則条件に対して頑健である。 この研究の結果は、光学領域における量子多体効果や、量子計算や量子ネットワークの様々な領域における研究に応用できるかもしれない。

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