論文の概要: Universal two-excitation scattering in two-dimensional subwavelength atomic arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.17085v1
- Date: Sun, 21 Sep 2025 14:03:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-23 18:58:16.107086
- Title: Universal two-excitation scattering in two-dimensional subwavelength atomic arrays
- Title（参考訳）: 2次元サブ波長原子配列におけるユニバーサル2励起散乱
- Authors: Yidan Wang, Oriol Rubies-Bigorda, Valentin Walther, Susanne F. Yelin,
- Abstract要約: サブ波長原子配列は、強い光-物質相互作用の工学的基盤である。
これらの配列に現れる驚くべき普遍現象を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8304137083795773
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Subwavelength atomic arrays are a leading platform for engineering strong light-matter interactions, presenting exciting opportunities for quantum science. However, a full understanding of their multi-excitation dynamics remains a significant challenge. In this work, we uncover a remarkable universal phenomenon that emerges in these arrays. Using scattering theory to analyze two-excitation interactions, we reveal a profound simplification near critical points of the collective atomic excitation band structure, determined solely from single-excitation properties. At these critical points, scattering becomes universal and the full two-excitation scattering matrix decomposes into a block-diagonal form. Remarkably, all scattering processes involving the photon field are completely suppressed, resulting in the perfect isolation of a unitary, nonlinear interaction channel between collective dark spin waves. Our findings provide exact analytical insights into few-body nonlinearities and establish a universal framework for analyzing complex scattering phenomena in ordered atomic systems.
- Abstract（参考訳）: サブ波長原子配列は強い光-物質相互作用の工学的基盤であり、量子科学のエキサイティングな機会を提供する。
しかし、それらの多励起力学の完全な理解は依然として大きな課題である。
本研究では,これらのアレイに現れる驚くべき普遍現象を明らかにする。
散乱理論を用いて2つの励起相互作用を解析し、単励起特性からのみ決定される原子励起バンド構造の臨界点付近での深い単純化を明らかにする。
これらの臨界点において、散乱は普遍となり、完全な2励起散乱行列はブロック対角形に分解される。
顕著なことに、光子場を含む散乱過程はすべて完全に抑制され、集合的な暗いスピン波の間の一元的非線形相互作用チャネルが完全に分離される。
本研究は, 原子系の複雑な散乱現象を解析するための普遍的な枠組みを構築した。
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