論文の概要: Collective coupling of driven multilevel atoms and its effect on four-wave mixing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.03615v1
- Date: Thu, 4 Apr 2024 17:36:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-05 13:52:39.003139
- Title: Collective coupling of driven multilevel atoms and its effect on four-wave mixing
- Title（参考訳）: 駆動型多層原子の集合結合と4波混合効果
- Authors: P. Yanes-Thomas, R. Gutiérrez-Jáuregui, P. Barberis-Blostein, D. Sahagún-Sánchez, R. Jáuregui, A. Kunold,
- Abstract要約: 多レベル原子に基づく顕微鏡モデルは、非線形光学応答と光のコヒーレント制御の中心となる。
電磁環境に結合した多層原子からなる駆動系における協調効果の系統的解析を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Microscopic models based on multilevel atoms are central to controlling non-linear optical responses and coherent control of light. These models are traditionally based on single-atom responses that are then parametrically extrapolated to include collective effects, such as an enhanced response or propagation within the medium. In this work we present a systematic analysis of the cooperative effects arising in driven systems composed of multi-level atoms coupled by a common electromagnetic environment. The analysis is based on an interplay between dressed states induced by the driving field, photon exchanges, and the collective decay channels. This theory is applied to the case of four-wave mixing mediated by a pair of atoms in the diamond configuration, a nonlinear process commonly used to create correlated photon pairs. The effects of inter-atomic correlations and collective decay channels over outgoing photons are then explored. We find that the resulting correlation function changes from a Lorentzian distribution for independent atoms to a two-peaked distribution when dipole-dipole interactions are included. The two-peak structure is related to a joint action between the dressed states and the collective decay channels. Signatures of these processes are identified for existing experimental realizations. The intuition obtained from this connection helps to uncover relevant parameters that could be exploited for quantum control protocols based on dispersive and dissipative cooperative effects in multi-level systems.
- Abstract（参考訳）: マルチレベル原子に基づく顕微鏡モデルは、非線形光学応答の制御と光のコヒーレント制御の中心である。
これらのモデルは伝統的に単原子反応に基づいており、その後パラメトリック的に外挿され、媒体内での応答の増強や伝播のような集合的な効果を含む。
本研究では, 電磁環境に結合した多層原子からなる駆動系における協調効果の系統的解析を行う。
この分析は、駆動場、光子交換、および集団崩壊チャネルによって誘導される着衣状態間の相互作用に基づいている。
この理論は、ダイヤモンド構成の原子対によって媒介される4波混合の場合、相関光子対を作るのに一般的に使用される非線形過程に適用される。
次に、外部光子に対する原子間相関と集団崩壊チャネルの影響について検討する。
この相関関数は、独立原子のローレンツ分布から双極子-双極子相互作用を含む場合の2ピーク分布に変化する。
2つのピーク構造は、着飾った状態と集合的な崩壊チャネルの間の共同作用に関係している。
これらのプロセスの署名は、既存の実験的な実現のために識別される。
この接続から得られる直感は、多レベルシステムにおける分散的および散逸的協調効果に基づいて量子制御プロトコルに活用できる関連するパラメータを明らかにするのに役立つ。
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