論文の概要: Single photon isolation and nonreciprocal frequency conversion in atom-waveguide systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.15214v1
- Date: Wed, 19 Mar 2025 13:54:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 15:22:55.033114
- Title: Single photon isolation and nonreciprocal frequency conversion in atom-waveguide systems
- Title（参考訳）: 原子-導波路系における単一光子分離と非相互周波数変換
- Authors: Jun-Cong Zheng, Xiao-Wei Zheng, Xin-Lei Hei, Yi-Fan Qiao, Xiao-Yu Yao, Xue-Feng Pan, Yu-Meng Ren, Xiao-Wen Huo, Peng-Bo Li,
- Abstract要約: 原子導波路系における単一光子レベルの単一光子分離と非相互周波数変換について検討した。
我々の研究は、原子-導波路系における単一光子レベルで光学的非相互性を達成するための新しい視点を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3876783017014214
- License:
- Abstract: In this work, we utilize a two-level atom and a ${\Lambda}$-type atom to link two identical waveguides, subsequently extending the model to a giant-atom configuration. Our analytical solutions and numerical simulations demonstrate that this setup can achieve single-photon isolation and nonreciprocal frequency conversion by tuning the atom-waveguide coupling strengths $g_i$, respectively. We also examine single-photon scattering in the giant-atom model within both the Markovian and non-Markovian regimes. The results reveal that ultranarrow scattering windows are induced by the phases ${\phi}_1$ and ${\phi}_2$ under specific conditions, making them well-suited for precise frequency conversion and sensing. Additionally, in the non-Markovian regime, the spectra exhibit irregular polygonal shapes, offering enhanced opportunities for exploring nonreciprocal frequency conversion in the off-resonant regime. Our work provides a new perspective on achieving optical nonreciprocity at the single-photon level in atom-waveguide systems.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、2レベル原子と${\Lambda}$-type原子を用いて2つの同一導波路を結合し、その後、モデルを巨大原子構成に拡張する。
解析解と数値シミュレーションにより, 原子-導波路結合強度をそれぞれ$g_i$に調整することにより, 単一光子分離と非相互周波数変換を実現できることを示した。
また、マルコフ系および非マルコフ系における巨大原子モデルにおける単一光子散乱についても検討する。
その結果、超狭散乱窓は特定の条件下で${\phi}_1$および${\phi}_2$の位相によって誘導され、正確な周波数変換とセンシングに適していることが判明した。
さらに、非マルコフ系では、スペクトルは不規則な多角形を示し、非共鳴系における非相互周波数変換を探索する機会を高める。
我々の研究は、原子-導波路系における単一光子レベルで光学的非相互性を達成するための新しい視点を提供する。
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