論文の概要: Exploring Photon Blockade in Multimode Jaynes-Cummings Models with Two-Photon Dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09084v1
• Date: Thu, 11 Sep 2025 01:15:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.191867
• Title: Exploring Photon Blockade in Multimode Jaynes-Cummings Models with Two-Photon Dissipation
• Title（参考訳）: 2光子散逸を伴うマルチモードJaynes-Cummingsモデルにおける光子遮断の探索
• Authors: Caden McCollum, Imran M. Mirza,
• Abstract要約: 本稿では,Jaynes-Cummingsモデルのマルチモード拡張の文脈における光子遮断現象について検討する。 本研究は,ゼロ時間および非ゼロ時間における2次相関関数(数値的および解析的の両方)を単モードおよび多モードケースで計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The photon blockade phenomenon, a promising tool for realizing efficient single-photon sources, is the central focus of our work. We study this phenomenon within the context of the multimode extension of the Jaynes-Cummings model, incorporating two-photon dissipation and external coherent driving. Operating in the weak-driving regime, we confine our analysis to the two-excitation sector of the Hilbert space, initially exploring the single-mode case and then focusing on the corresponding multimode problem. Our study calculates the second-order correlation function (both numerically and analytically) for zero- and nonzero time delays in single- and multimode cases, to pinpoint and validate the conditions that lead to conventional and unconventional photon blockade. Our zero delay findings reveal that photon antibunching is comparable in both cases; however, the multimode case offers a greater degree of control and applicability. Furthermore, for non-zero delay operation, we find that when one of the multiple modes is set at the optimal conventional photon blockade conditions, the behavior of the curve mimics the single-mode problem with an overall slower rate of reaching the $g^{(2)}(\tau)=1$ value. These results highlight the practical implications of our findings for building useful single-photon sources.
• Abstract（参考訳）: 効率的な単一光子源を実現するための有望なツールである光子遮断現象は、我々の研究の中心である。 我々は,この現象をJaynes-Cummingsモデルのマルチモード拡張の文脈内で研究し,2光子散逸と外部コヒーレント駆動を取り入れた。 弱い運転体制下では、ヒルベルト空間の2つの励起セクターに解析を限定し、最初は単一モードのケースを探索し、それに対応するマルチモード問題に焦点をあてる。 本研究は, 単モードおよび多モードケースにおけるゼロ・非ゼロ時間遅延に対する2次相関関数(数値的, 解析的ともに)を計算し, 従来の光子遮断に繋がる条件を特定し, 検証する。 以上の結果から,光子アンチバンチングは両症例とも同等であることが明らかとなった。 さらに、非ゼロ遅延演算では、複数のモードの1つが最適の光子遮断条件で設定された場合、曲線の挙動は、g^{(2)}(\tau)=1$値に達するという全体的な遅い速度で単モード問題を模倣する。 これらの結果は,有用な単一光子源を構築する上での本研究の意義を浮き彫りにするものである。

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