論文の概要: A graphene platform for nano scale coherent interaction of surface plasmons with resonant atomic ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.12421v1
• Date: Wed, 16 Jul 2025 17:10:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-17 19:00:11.4875
• Title: A graphene platform for nano scale coherent interaction of surface plasmons with resonant atomic ensembles
• Title（参考訳）: 表面プラズモンと共鳴原子アンサンブルのナノスケールコヒーレント相互作用のためのグラフェンプラットフォーム
• Authors: Ali A. Kamli, Sergey A. Moiseev,
• Abstract要約: 原子アンサンブルを含む2次元グラフェン構造をプラズモン場と共鳴原子系のナノスケール強化コヒーレント相互作用のプラットフォームとして提案する。 我々はグラフェン表面プラズモンモードと電磁場の性質を定め,原子系との相互作用におけるグラフェンシート分離の役割を強調した。 我々は,SPフィールドのコヒーレントダイナミクスをナノスケール設計で実現できることを示し,このコヒーレントダイナミクスを用いてコンパクトなマルチモードナノスケール量子メモリを実現する可能性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a 2D graphene structure containing atomic ensemble as a platform for implementing nanoscale enhanced coherent interactions of plasmonic fields with resonant atomic systems. We determine the graphene surface plasmon modes, and the properties of its electromagnetic fields, and emphasize the role of graphene sheet separation on the interaction with atomic systems for various dipole orientations and positions between the graphene sheets. We analyze the conditions for implementation of coherent interaction of SP mode with resonant atomic ensembles. By solving the Maxwell-Bloch equations that govern the resonant interaction of surface plasmons with atoms, we derive the modified area theorem, which makes it possible to identify the most common nonlinear patterns in the behavior of plasmons under the studied conditions. We obtain analytical and numerical solutions of the area theorem, and find the possibility of stable propagation of isolated SP pulses of graphene surface plasmon modes at "fractional" pulse area values relative to $\pi$. We show that the coherent dynamics of SP fields can be realized in nanoscale design and we highlight the possibilities of using this scheme of coherent dynamics for implementing compact multimode nanoscale quantum memory and its integration with other quantum devices on the proposed platform.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,原子アンサンブルを含む2次元グラフェン構造をプラズモン場と共鳴原子系のナノスケール強化コヒーレント相互作用を実現するためのプラットフォームとして提案する。 グラフェン表面プラズモンモードと電磁場の性質を解析し、グラフェンシート間の様々な双極子配向と位置に対する原子系との相互作用におけるグラフェンシート分離の役割を強調した。 我々は、SPモードと共鳴原子アンサンブルのコヒーレント相互作用の実装条件を解析する。 表面プラズモンと原子との共鳴相互作用を管理するマクスウェル・ブロッホ方程式を解くことにより、修正された領域定理を導出し、研究条件下でのプラズモンの挙動における最も一般的な非線形パターンを特定できる。 領域定理の解析的および数値解を求め, グラフェン表面プラズモンモードの孤立SPパルスの安定伝播の確率を$\pi$に対して「フラクタル」パルス領域値で求める。 本研究では,SPフィールドのコヒーレントダイナミクスがナノスケール設計において実現可能であることを示すとともに,このコヒーレントダイナミクスを用いて,コンパクトなマルチモードナノスケール量子メモリの実現と,提案プラットフォーム上での他の量子デバイスとの統合の可能性を明らかにする。

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