論文の概要: Non-Gaussian Photon Correlations in Weakly Coupled Atomic Ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.03970v1
• Date: Thu, 04 Sep 2025 07:51:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 14:18:15.118939
• Title: Non-Gaussian Photon Correlations in Weakly Coupled Atomic Ensembles
• Title（参考訳）: 弱結合原子集合における非ガウス光子相関
• Authors: Yangming Wang, Sahand Mahmoodian,
• Abstract要約: 我々は、光モードに弱結合した共鳴駆動原子アンサンブルが、非ガウス相関を持つ光を生成することができると予測する。 我々のアプローチは多光子相互作用の摂動的図形展開に基づいている。 我々は、最先端のナノファイバー結合原子アンサンブルが、我々の予測を実験的に実証できると予想する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We develop a scattering theory formalism and use it to predict that a resonantly driven atomic ensemble weakly coupled to an optical mode can generate light with non-Gaussian correlations. Our approach -- based on a perturbative diagrammatic expansion of multi-photon interactions -- shows that photon-photon interaction mediated by the emitters causes the transmitted light to have a non-vanishing connected third-order correlation function $g_c^{(3)}$. We explain the temporal pattern of $g_c^{(3)}$ using the interaction processes in our diagrammatic expansion. A quantitative comparison with cascaded master equation simulations for small ensembles with optical depth $\mathrm{OD}\leq 2$ confirms that the perturbative results remain accurate across experimentally relevant optical depths and for drive strengths large enough to make the predicted non-Gaussian signatures detectable. We anticipate that state-of-the-art nanofibre-coupled atomic ensembles can experimentally demonstrate our predictions.
• Abstract（参考訳）: 我々は散乱理論の定式化を開発し、光モードに弱結合された共鳴駆動原子アンサンブルが非ガウス相関を持つ光を生成することを予測するためにそれを用いる。 我々のアプローチは、多光子相互作用の摂動的図解的展開に基づいており、エミッターによって媒介される光子-光子相互作用により、送信光は、消滅しない3階相関関数 $g_c^{(3)}$ を持つことになる。 ダイアグラム展開における相互作用過程を用いて,$g_c^{(3)}$の時間パターンを説明する。 光深度$\mathrm{OD}\leq 2$の小さなアンサンブルに対するカスケードマスター方程式シミュレーションとの定量的比較により、摂動結果が実験的に関連する光学深度にわたって正確であり、予測された非ガウス符号を検出するのに十分な駆動強度であることを確認した。 我々は、最先端のナノファイバー結合原子アンサンブルが、我々の予測を実験的に実証できると予想する。

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