論文の概要: Two-photon scattering in a waveguide by a giant atom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.14464v1
• Date: Fri, 24 Jan 2025 12:53:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-27 14:56:35.745357
• Title: Two-photon scattering in a waveguide by a giant atom
• Title（参考訳）: 巨大原子による導波路中の2光子散乱
• Authors: Yang Xue, Yu-xi Liu,
• Abstract要約: 導波路内の2レベル巨大原子による2光子散乱について検討した。 我々は、2つの励起ヒルベルト空間全体からベーテ・アンザッツ解に対応する状態を取り除いて有界状態を得る。 散乱状態の発振周期と境界状態の崩壊速度は、2つの結合点間の距離に強く依存している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6363407487172292
• License:
• Abstract: We study two-photon scattering by a two-level giant atom in a waveguide. We first study the case that the giant atom is coupled to the waveguide via two coupling points, and obtain Bethe ansatz eigenstates and eigenvalues in the Hilbert space of two-excitation. Then we derive bound states by subtracting the states corresponding to Bethe ansatz solutions from the entire two-excitation Hilbert space, and construct the two-photon scattering matrix (S-matrix) by using Bethe ansatz eigenstates and bound states. We further study the properties of output states, which include both the scattering and bound states, for arbitrarily incident two-photon states by using a concrete example. We find that the oscillation period of the scattering states and decay rates of the bound states strongly depend on the distance between two coupling points. Moreover, we find that the two-photon correlation in the bound states can be enhanced by changing such distance when the total energy of two incident photons equals to two times of single photon resonance energy. We also generalize our study to the case that the giant atom is coupled to the waveguide via $N$ coupling points. We obtain all the eigenstates and eigenvalues of the scattering matrix and construct the S-matrix. Comparing with the case of the two coupling points, we find the photon correlation can be further enhanced by increasing the number of the coupling points for the same incident states when the distance of any two nearest neighbor coupling points is half of the wavelength.
• Abstract（参考訳）: 導波路内の2レベル巨大原子による2光子散乱について検討した。 まず、ジャイアント原子が2つの結合点を介して導波管に結合し、ヒルベルト空間におけるBethe ansatz 固有状態と固有値を得る。 そして、2つの励起ヒルベルト空間全体からベーテ・アンザッツ解に対応する状態を取り除き、ベーテ・アンザッツ固有状態と有界状態を用いて2光子散乱行列(S-行列)を構築する。 さらに, 散乱状態と有界状態の両方を含む出力状態の特性について, 具体例を用いて任意の2光子状態の入射について検討する。 散乱状態の発振周期と境界状態の崩壊速度は、2つの結合点間の距離に強く依存している。 さらに、2つの入射光子の総エネルギーが1つの光子の共鳴エネルギーの2倍のときに、そのような距離を変化させることにより、境界状態における2光子の相関性を高めることができる。 また、この研究は、巨大原子が$N$結合点を介して導波路に結合している場合にも一般化される。 散乱行列のすべての固有状態と固有値を取得し、S行列を構成する。 2つのカップリング点の場合と比較して、隣り合う2つのカップリング点の距離が波長の半分である場合、同じインシデント状態におけるカップリング点の数を増やすことにより、光子相関をさらに高めることができる。

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