論文の概要: Light Manipulation via Tunable Collective Quantum States in Waveguide-Coupled Bragg and Anti-Bragg Superatoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.00935v1
• Date: Tue, 01 Jul 2025 16:38:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.734871
• Title: Light Manipulation via Tunable Collective Quantum States in Waveguide-Coupled Bragg and Anti-Bragg Superatoms
• Title（参考訳）: 導波管結合ブラッグ及び反ブラッグ超原子における可変集団量子状態による光操作
• Authors: Zhengqi Niu, Wei Nie, Daqiang Bao, Xiaoliang He, Wanpeng Gao, Kuang Liu, I. -C. Hoi, Yu-xi Liu, Xiaoming Xie, Zhen Wang, Zhi-Rong Lin,
• Abstract要約: 超伝導人工原子の周期配列を持つ導波路量子電磁力学における1次元超原子を実験的に研究した。 原子周波数を制御することによって、ブラッグと反ブラッグの超原子を修正し、量子光学現象を明らかに異なるものにする。 我々の研究は、ブラッグ及び反ブラッグ超原子の波長可変光学特性と量子デバイスへの応用を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.303320271733687
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A many-body quantum system which consists of collective quantum states, such as superradiant and subradiant states, behaves as a multi-level superatom in light-matter interaction. In this work, we experimentally study one-dimensional superatoms in waveguide quantum electrodynamics with a periodic array of superconducting artificial atoms. We engineer the periodic atomic array with two distinct nearest-neighbor spacings, i.e., $d$=$\lambda_0/2$ and $d$=$\lambda_0/4$, which correspond to Bragg and anti-Bragg scattering conditions, respectively. The system consists of eight atoms arranged to maintain these specific interatomic distances. By controlling atomic frequencies, we modify Bragg and anti-Bragg superatoms, resulting in distinctly different quantum optical phenomena, such as collectively induced transparency and a broad photonic bandgap. Moreover, due to strong waveguide-atom couplings in superconducting quantum circuits, efficient light manipulations are realized in small-size systems. Our work demonstrates tunable optical properties of Bragg and anti-Bragg superatoms, as well as their potential applications in quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 超ラジアント状態やサブラジアント状態のような集合量子状態からなる多体量子系は、光-物質相互作用において多層超原子として振る舞う。 本研究では,超伝導人工原子の周期配列を持つ導波路量子電磁力学における1次元超原子を実験的に研究した。 我々は、ブラッグと反ブラッグの散乱条件に対応する2つの異なる近傍間隔、すなわち$d$=$\lambda_0/2$と$d$=$\lambda_0/4$の周期的原子配列を設計した。 この系は、これらの特定の原子間距離を維持するために8つの原子で構成されている。 原子周波数を制御することによって、ブラッグと反ブラッグの超原子を修正し、集合的に誘導された透明性や広いフォトニックバンドギャップのような、明らかに異なる量子光学現象をもたらす。 さらに、超伝導量子回路における強い導波路-原子結合により、小型システムでは効率的な光操作が実現されている。 我々の研究は、ブラッグ及び反ブラッグ超原子の波長可変光学特性と量子デバイスへの応用を実証する。

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