論文の概要: Simple analytical model describing the collective nonlinear response of an ensemble of two-level emitters weakly coupled to a waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.21202v1
• Date: Mon, 28 Oct 2024 16:48:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-29 12:22:05.247542
• Title: Simple analytical model describing the collective nonlinear response of an ensemble of two-level emitters weakly coupled to a waveguide
• Title（参考訳）: 導波路に弱結合した2レベルエミッタのアンサンブルの集団非線形応答を記述する簡易解析モデル
• Authors: Max Schemmer, Martin Cordier, Lucas Pache, Philipp Schneeweiss, Jürgen Volz, Arno Rauschenbeutel,
• Abstract要約: 単一モード導波路に弱い結合を持つ2レベルエミッタのアンサンブルの非線形光学応答をモデル化し,検討する。 提案手法は,光子-光子相関が,複数の発光子に対して2光子干渉によって1つの2レベルエミッターによって散乱されるという知見を一般化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We model and investigate the collective nonlinear optical response of an ensemble of two-level emitters that are weakly coupled to a single-mode waveguide. Our approach generalizes the insight that photon-photon correlations in the light scattered by a single two-level emitter result from two-photon interference to the case of many emitters. Using our model, we study different configurations for probing the nonlinear response of the ensemble, e.g., through the waveguide or via external illumination, and derive analytical expressions for the second-order quantum coherence function, $g^{(2)}(\tau)$, as well as for the squeezing spectrum of the output light in the waveguide, $S_\theta(\omega)$. For the transmission of resonant guided light, we recover the same predictions as previously made with far more involved theoretical models when analyzing experimental results regarding $g^{(2)}(\tau)$ (Prasad et al. [1]) and $S_\theta(\omega)$ (Hinney et al. [2]). We also study the transmission of light that is detuned from the transition of the two-level emitter, a situation that we recently studied experimentally (Cordier et al. [3]). Our model predictions show how the collectively enhanced nonlinear response of weakly coupled emitters can be harnessed to generate non-classical states of light using ensembles ranging from a few to many emitters.
• Abstract（参考訳）: 単一モード導波路に弱い結合を持つ2レベルエミッタのアンサンブルの非線形光学応答をモデル化し,検討する。 提案手法は,光子-光子相関が,複数の発光子に対して2光子干渉によって1つの2レベルエミッターによって散乱されるという知見を一般化する。 本モデルを用いて、導波管または外部照明によるアンサンブルの非線形応答を探索するための異なる構成について検討し、2階量子コヒーレンス関数である$g^{(2)}(\tau)$と、導波管内の出力光のスクイーズスペクトルである$S_\theta(\omega)$について解析式を導出する。 共振誘導光の伝送については、g^{(2)}(\tau)$ (Prasad et al [1]) および$S_\theta(\omega)$ (Hinney et al [2]) に関する実験結果を分析する際に、これまでよりもはるかに複雑な理論モデルでなされたのと同じ予測を復元する。 また、2レベルエミッターの遷移から逸脱した光の透過について研究し、最近実験を行った(Cordier et al [3])。 モデル予測では、弱結合エミッタの非線形応答を総合的に強化して、少数のエミッタから多数のアンサンブルを用いて光の非古典状態を生成する方法を示している。

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