論文の概要: Selective Preparation of Collective States in Coupled Quantum Emitters Using the SUPER Excitation Scheme

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19692v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 08:58:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.566572
• Title: Selective Preparation of Collective States in Coupled Quantum Emitters Using the SUPER Excitation Scheme
• Title（参考訳）: Super Excitation Scheme を用いた結合量子エミッタにおける集合状態の選択的生成
• Authors: Johannes Kerber, Laurin Ostermann, Vikas Remesh, Helmut Ritsch, Arpita Pal,
• Abstract要約: 理論的には、2つの量子エミッタの超放射およびサブラジアント状態が深波長分離時に準備される。 特に固体エミッタと分子を用いた実験的実現の可能性について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The efficient preparation of collective eigenstates of subwavelength-spaced optical dipoles is a prerequisite for observing their signature radiative properties and for their applications in quantum information processing. We theoretically investigate the deterministic preparation of superradiant and subradiant states of two dipole-coupled two-level quantum emitters at deep-subwavelength separation using the Swing-UP of Quantum Emitter Population (SUPER) excitation scheme. Utilizing suitable pulse parameters for two red-detuned, time-overlapping Gaussian pulses, the SUPER scheme enables close-to-unity population inversion in the targeted collective eigenstates. Furthermore, a tunable optical phase in the SUPER scheme enables the simultaneous inversions in both pure super- and subradiant states with finite populations, thereby resulting in the preparation of hybrid collective states. These results are possible to realize with or without an optical cavity. Our approach to populating the collective eigenstates in a cavity environment paves the way for the efficient preparation of these states in the presence of environmental decoherence. Our scheme enables single-photon generation, which is measured using the second-order correlation function. We also discuss in detail possible experimental realizations, in particular using solid-state emitters and molecules.
• Abstract（参考訳）: サブ波長空間光双極子の集合固有状態の効率的な調製は、それらの符号放射特性を観察し、量子情報処理への応用に必須である。 量子エミッタ集団(SUPER)励起方式のSwing-UPを用いて,2つの双極子結合型2レベル量子エミッタの超ラジカルおよびサブラジカル状態の決定的準備について理論的に検討した。 2つの赤みを帯びた時間重なり合うガウスパルスに対する適切なパルスパラメータを利用することで、SUPERスキームは対象の集団固有状態における近距離から一様への集団のインバージョンを可能にする。 さらに、SUPER方式の波長可変光相は、有限個の集団を持つ純粋な超新星および亜ラジカル状態の同時反転を可能にし、結果としてハイブリッドな集合状態が作成される。 これらの結果は、光学キャビティの有無に関わらず実現可能である。 空洞環境における集合的固有状態の収集に対する我々のアプローチは、環境デコヒーレンスの存在下でこれらの状態を効率的に準備する方法を舗装する。 本手法は,2次相関関数を用いて測定した単一光子生成を可能にする。 また、固体エミッタや分子を用いた実験的実現の可能性についても詳細に論じる。

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