論文の概要: Excitation transfer and many-body dark states in WQED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.12677v1
• Date: Thu, 17 Apr 2025 06:07:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 14:36:21.488531
• Title: Excitation transfer and many-body dark states in WQED
• Title（参考訳）: WQEDにおける励起伝達と多体暗黒状態
• Authors: Wei Chen, Guin-Dar Lin, Hiang-Hua Jen,
• Abstract要約: 1次元導波管量子力学系では、量子エミッタは無限範囲、分散、散逸性双極子-双極子相互作用を介して相互作用する。 これらの相互作用は長距離周期的挙動を引き起こし、リッチ多体物理学は自由空間に存在しない。 シンメトリズドM励起暗黒状態の集合を構築し、その時間進化射影に対する解析式を導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.608193506134334
• License:
• Abstract: In one-dimensional waveguide quantum electrodynamics systems, quantum emitters interact through infinite-range, dispersive, and dissipative dipole-dipole interactions mediated by guided photonic modes. These interactions give rise to long-range periodic behavior and rich many-body physics absent in free space. In this work, we construct a set of symmetrized M-excitation dark states and derive analytic expressions for their time-evolution projections. This framework captures the essential dynamics of excitation transport and storage while significantly reducing computational complexity compared to full quantum simulations. Our analysis reveals a fundamental bound on energy redistribution governed by the structure of dark states and collective dissipation, and discovers that optimal excitation transfer between emitter ensembles converges toward an initial pumped fraction of $N_\text{p}/N \approx 0.55$ for large system sizes. We further examine the robustness of this mechanism under realistic imperfections, including positional disorder, nonradiative decay, and dephasing. These results highlight the role of many-body dark states in enabling efficient and controllable energy transfer, offering new insights into dissipative many-body dynamics in integrated quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: 1次元導波管量子力学系では、量子エミッタは誘導フォトニックモードによって媒介される無限範囲、分散、散逸性双極子-双極子相互作用を介して相互作用する。 これらの相互作用は長距離周期的挙動を引き起こし、リッチ多体物理学は自由空間に存在しない。 本研究では, シンメトリズドM励起暗黒状態の集合を構築し, 時間進化射影の解析式を導出する。 このフレームワークは、完全な量子シミュレーションと比較して計算の複雑さを著しく減らしながら、励起輸送と記憶の本質的なダイナミクスを捉えている。 分析により,暗黒状態の構造と集団散逸が支配するエネルギー再分配に基礎的拘束力があることが明らかとなり,エミッタアンサンブル間の最適な励起移動が,大規模システムサイズに対してN_\text{p}/N \approx 0.55$の初期励起分数に収束することが判明した。 さらに, 位置障害, 非放射能崩壊, 失語など, 現実的な不完全性の下でのこのメカニズムの堅牢性について検討する。 これらの結果は、高効率かつ制御可能なエネルギー伝達の実現における多体暗黒状態の役割を強調し、統合量子プラットフォームにおける散逸的な多体ダイナミクスに関する新たな洞察を提供する。

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