論文の概要: Energy transfer between localized emitters in photonic cavities from first principles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.15752v1
• Date: Wed, 21 May 2025 16:57:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-22 15:42:59.790325
• Title: Energy transfer between localized emitters in photonic cavities from first principles
• Title（参考訳）: フォトニックキャビティにおける局在エミッタ間のエネルギー移動 : 第一原理から
• Authors: Swarnabha Chattaraj, Giulia Galli,
• Abstract要約: フォトニックキャビティにおける欠陥間のエネルギー伝達の予測を可能にするための第一原理的アプローチを提案する。 我々のアプローチは、量子メモリや超高密度光メモリにおけるエネルギー伝達の制御方法を予測する方法である。
• 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: Radiative and nonradiative resonant couplings between defects are ubiquitous phenomena in photonic devices used in classical and quantum information technology applications. In this work we present a first principles approach to enable quantitative predictions of the energy transfer between defects in photonic cavities, beyond the dipole-dipole approximation and including the many-body nature of the electronic states. As an example, we discuss the energy transfer from a dipole like emitter to an F center in MgO in a spherical cavity. We show that the cavity can be used to controllably enhance or suppress specific spin flip and spin conserving transitions. Specifically, we predict that a ~10 to 100 enhancement in the non-radiative resonant energy transfer rate can be gained in the case of the F center in MgO by a rather moderate cavity with Q~400, and equal suppression in the rate can be achieved by incorporating a significant energy mismatch between the electronic excitation and the cavity mode. Our framework is general and readily applicable to a wide range of devices where localized emitters are embedded in micro-spheres, core-shell nanoparticles, and dielectric Mie resonators. Hence, our approach paves the way to predict how to control energy transfer in quantum memories and in ultra-high density optical memories, and in a variety of quantum information platforms.
• Abstract（参考訳）: 欠陥間の放射性および非放射性共鳴結合は、古典的および量子情報技術応用で使用されるフォトニックデバイスにおいて、ユビキタスな現象である。 本研究では, 電子状態の多体性を含む双極子-双極子近似を超えて, フォトニックキャビティの欠陥間のエネルギー伝達の定量的予測を可能にするための第一原理的アプローチを提案する。 例として, 球状キャビティにおけるMgOのエミッタのような双極子からF中心へのエネルギー移動について論じる。 キャビティは、特定のスピンフリップとスピン保存遷移を制御的に強化または抑制するために使用できることを示す。 具体的には,MgOのF中心がQ~400の比較的中等度なキャビティにより,非放射性共振エネルギー移動率の約10～100の増大が得られることを予測し,電子励起とキャビティモードの間に有意なエネルギーミスマッチを組み込むことで,同値の抑制を実現する。 本フレームワークは, マイクロスフィア, コア殻ナノ粒子, 誘電体ミエ共振器に局在型エミッタを埋め込んだ多種多様なデバイスに適用可能である。 したがって、量子メモリや超高密度光メモリ、および様々な量子情報プラットフォームにおけるエネルギー伝達の制御方法を予測する方法が提案されている。

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