論文の概要: On the excitability of two-level atoms by spectrally encoded single-photon wave packets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.17482v1
- Date: Fri, 20 Jun 2025 21:36:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-24 19:06:36.435253
- Title: On the excitability of two-level atoms by spectrally encoded single-photon wave packets
- Title（参考訳）: スペクトル符号化単一光子波パケットによる2レベル原子の励起性について
- Authors: Hamid Reza Naeij,
- Abstract要約: 我々は、2レベル原子とスペクトル符号化された単一光子波パケットの時間依存性の相互作用を分析する。
結果は、現実的な量子ネットワークにおける量子ノードと量子光がどのように相互作用するかを理解するために不可欠である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Single-photon wave packets are utilized as quantum information carriers within quantum information science and quantum communication applications. Here, we analyze the time-dependent interaction of a two-level atom with a spectrally encoded single-photon wave packet and obtain the excitation probability of the atom based on the Heisenberg-Langevin equations. Our results show that the spectral encoding process causes the single-photon wave packet to spread in the time domain, and the intensity of the wave packet decreases. Therefore, an encoded single-photon wave packet excites a two-level atom much weaker than an uncoded one. These results are crucial for understanding how encoded quantum light interacts with quantum nodes in realistic quantum networks. In particular, they reveal limitations and trade-offs in using spectrally encoded photons for secure, multiplexed quantum communication. The findings offer insights into optimizing encoding strategies for efficient atom-photon interactions and contribute to the development of scalable and secure quantum networking protocols.
- Abstract（参考訳）: 単一光子波パケットは、量子情報科学および量子通信アプリケーションにおける量子情報キャリアとして利用される。
ここでは、2レベル原子とスペクトル符号化された単一光子波パケットの時間依存性の相互作用を解析し、ハイゼンベルク-ランゲヴィン方程式に基づいて原子の励起確率を求める。
その結果、スペクトル符号化処理により、単一光子波パケットが時間領域に拡散し、ウェーブパケットの強度が低下することが明らかとなった。
したがって、符号化された単一光子波パケットは、符号化されていない原子よりも弱い2レベル原子を励起する。
これらの結果は、現実的な量子ネットワークにおける量子ノードと量子光がどのように相互作用するかを理解するために重要である。
特に、安全な多重量子通信のためにスペクトル符号化された光子を使用する際の制限とトレードオフを明らかにする。
この発見は、効率的な原子-光子相互作用のための符号化戦略の最適化に関する洞察を与え、スケーラブルでセキュアな量子ネットワークプロトコルの開発に寄与する。
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