論文の概要: Resonant Energy Transfer and Collectively Driven Emitters in Waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17662v1
• Date: Mon, 24 Feb 2025 21:20:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:20:45.145342
• Title: Resonant Energy Transfer and Collectively Driven Emitters in Waveguide QED
• Title（参考訳）: 導波路QEDにおける共振エネルギー伝達と集団駆動エミッタ
• Authors: Cornelis Jacobus van Diepen, Vasiliki Angelopoulou, Oliver August Dall'Alba Sandberg, Alexey Tiranov, Ying Wang, Sven Scholz, Arne Ludwig, Anders Søndberg Sørensen, Peter Lodahl,
• Abstract要約: 導波管量子電磁力学(QED)は量子光学の新しいフロンティアを開いた。 我々は,2つの距離量子エミッタ間の共鳴エネルギー移動を,強度相関の反ジップ記録により観測する。 本研究は,マルチエミッタ導波路QEDシステムのための新しい発光機構と励起方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.89981160174534
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• Abstract: Waveguide quantum electrodynamics (QED) has opened a new frontier in quantum optics, which enables the radiative coupling of distantly located emitters via the spatially extended waveguide mode. This coupling leads to modified emission dynamics and previous work has reported the observation of increased intensity correlations (an antidip) when probing the resonance response of multiple emitters. However, the interference between independent emitters has been shown to lead to a similar response. Here, we directly observe resonant energy transfer between two distant quantum emitters by recording an antidip in the intensity correlations, $g^{(2)}(\tau)$, while driving only one of the emitters. Under the condition that only a single emitter is driven, the antidip in photon coincidences is a distinctive signature of emitter-emitter coupling, which enables the transfer of energy from the driven to the undriven emitter. Interestingly, the observed mechanism is a long-range and waveguide-engineered resonant version of resonant F\"orster transfer, which is responsible for the transport of energy between chlorophylls in the photosynthesis. Building on the established coupling, we demonstrate collective driving of the coupled emitter pair. Specifically, we control the relative driving phase and amplitude of the emitters and apply this collective excitation scheme to selectively populate the long-lived subradiant state. This results in suppressed emission, i.e. the peculiar situation where driving two emitters as opposed to one effectively reduces the probability of photon emission. Our work presents novel emission regimes and excitation schemes for a multi-emitter waveguide QED system. These can be exploited to deterministically generate emitter-emitter entanglement and advanced photonic states providing robustness against losses for photonic quantum computation and quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 導波路量子電磁力学(QED)は、空間的に拡張された導波路モードを介して、遠方に位置するエミッタの放射結合を可能にする量子光学の新しいフロンティアを開いた。 この結合は、変化した放出ダイナミクスにつながり、以前の研究では、複数のエミッタの共鳴応答を探索する際に、強度相関(反ジップ)の増加が観測されたと報告されている。 しかし、独立したエミッタ間の干渉は同様の反応をもたらすことが示されている。 ここでは、2つの遠方の量子エミッタ間の共鳴エネルギー移動を直接観測し、強度相関の反ジップを$g^{(2)}(\tau)$で記録し、一方のエミッタのみを駆動する。 単一のエミッタのみを駆動する条件下では、光子偶然のアンチディップはエミッタとエミッタのカップリングの特徴的な特徴であり、これは駆動されたエミッタから非駆動エミッタへのエネルギーの移動を可能にする。 興味深いことに、観測されたメカニズムは、光合成におけるクロロフィル間のエネルギー輸送の責任を負う、長距離および導波路で駆動される共鳴F\"オルスター転移の共鳴バージョンである。 確立された結合に基づいて、結合したエミッタ対の集合駆動を実証する。 具体的には、エミッタの相対的な駆動位相と振幅を制御し、この集合励起スキームを適用して、長寿命のサブラジアント状態を選択する。 この結果、すなわち2つのエミッターを1つと対照的に駆動する特別な状況は、光子放出の確率を効果的に減少させる。 本研究は,マルチエミッタ導波路QEDシステムのための新しい発光機構と励起方式を提案する。 これらは、フォトニック量子計算と量子通信の損失に対して堅牢性を提供する、エミッタ・エミッタの絡み合いと高度なフォトニック状態を生成するために、決定的に利用することができる。

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