論文の概要: Many-Body Quantum Optics in a Bose-Hubbard Waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02892v1
• Date: Mon, 05 May 2025 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-07 18:50:11.070539
• Title: Many-Body Quantum Optics in a Bose-Hubbard Waveguide
• Title（参考訳）: Bose-Hubbard導波路における多体量子光学
• Authors: Federico Roccati,
• Abstract要約: 本研究では,1次元Bose-Hubbard導波路に結合した量子エミッタの集合減衰とコヒーレント相互作用について検討する。 我々は、光子-光子相互作用だけで、エミッタ間隔と遷移周波数によらず、超ラジカルバーストを発生させることができることを示した。 我々の研究は、多体物理学と導波路QEDを橋渡しし、フォトニック多体状態がエミッタの動力学をどのように行うかを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Waveguide quantum electrodynamics (QED) studies the interaction between quantum emitters and guided photons in one-dimension. When the waveguide hosts interacting photons, it becomes a platform to explore many-body quantum optics. However, the influence of photonic correlations on emitter dynamics remains poorly understood. In this work, we study the collective decay and coherent interactions of quantum emitters coupled to a one-dimensional Bose-Hubbard waveguide, an array of coupled photonic modes with repulsive on-site interactions that supports superfluid and Mott insulating phases. We show that photon-photon interactions alone can trigger a superradiant burst, independent of emitter spacing and transition frequency. In the off-resonant regime, emitters exhibit two distinct types of mediated interactions: delocalized superfluid excitations yield distance-independent couplings, while Mott-insulator quasiparticles generate short-range interactions mediated by doublons and holons. Our work bridges many-body physics and waveguide QED, revealing how photonic many-body states shape emitter dynamics.
• Abstract（参考訳）: 導波管量子電磁力学(QED)は1次元における量子エミッタと誘導光子の相互作用を研究する。 導波路が相互作用する光子をホストすると、多体量子光学を探索するためのプラットフォームとなる。 しかし、フォトニック相関がエミッタダイナミクスに与える影響はよく分かっていない。 本研究では,超流体およびモット絶縁相をサポートする反動性オンサイト相互作用を持つ光電子モードの配列である1次元Bose-Hubbard導波路に結合した量子放出体の集団崩壊とコヒーレント相互作用について検討する。 我々は、光子-光子相互作用だけで、エミッタ間隔と遷移周波数によらず、超ラジカルバーストを発生させることができることを示した。 脱局在化超流動励起は距離非依存的な結合を生じ、モット・絶縁体準粒子はドバイロンとホロンの媒介する短距離相互作用を生成する。 我々の研究は、多体物理学と導波路QEDを橋渡しし、フォトニック多体状態がエミッタの動力学をどのように行うかを明らかにする。

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