論文の概要: Phase Transitions and Virtual Exceptional Points in Quantum Emitters Coupled to Dissipative Baths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.20571v1
• Date: Thu, 23 Oct 2025 13:57:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:18.034728
• Title: Phase Transitions and Virtual Exceptional Points in Quantum Emitters Coupled to Dissipative Baths
• Title（参考訳）: 散逸浴に結合した量子エミッタの相転移と仮想例外点
• Authors: Stefano Longhi,
• Abstract要約: 工学的環境における原子-光子相互作用の制御は、量子光学と新興量子技術の中心である。 非エルミチアン(NH)光浴は、散逸がスペクトルや動的性質を根本的に再認識し、そのような制御のための多目的なプラットフォームを提供する。 ここでは,半無限散逸型ボソニック格子の端に結合した単一2レベル量子エミッタの緩和ダイナミクスについて検討する。
• 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: Controlling atom-photon interactions in engineered environments is central to quantum optics and emerging quantum technologies. Non-Hermitian (NH) photonic baths, where dissipation fundamentally reshapes spectral and dynamical properties, provide versatile platforms for such control. Here we investigate the relaxation dynamics of a single two-level quantum emitter coupled to the edge of a semi-infinite dissipative bosonic lattice with uniform loss. Despite the simplicity of this bath, we uncover rich dynamical phase transitions, i.e. qualitative changes in spontaneous emission decay as system parameters are varied. In particular, we establish the existence of an optimal dissipative environment for accelerated spontaneous emission. The phase transitions are traced to spectral restructuring of the resolvent, in some cases governed by the coalescence of resonance states on the second Riemann sheet. We identify these coalescences as virtual exceptional points (EPs) of resonance origin, providing a conceptual bridge with EP physics while highlighting distinctive features of infinite-dimensional NH systems. More broadly, our results illustrate how the specific nature of dissipation -- whether uniform losses, staggered losses, or dephasing -- can profoundly impact emitter relaxation, pointing to dissipation engineering as a versatile tool for quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 工学的環境における原子-光子相互作用の制御は、量子光学と新興量子技術の中心である。 非エルミチアン(NH)光浴は、散逸がスペクトルや動的性質を根本的に再認識し、そのような制御のための多目的なプラットフォームを提供する。 ここでは,半無限散逸型ボソニック格子の端に結合した単一2レベル量子エミッタの緩和ダイナミクスについて検討する。 この浴の単純さにもかかわらず、豊富な動的相転移、すなわち、系のパラメータが変化するにつれて自然放出崩壊の質的変化を明らかにする。 特に,自然放出促進のための最適な放散環境が確立されている。 相転移は、第2リーマンシート上の共鳴状態の合体によって支配される場合において、リゾルダーのスペクトル再構成に遡る。 我々はこれらの合体を共振原点の仮想例外点(EP)とみなし、無限次元NHシステムの特異な特徴を強調しつつ、EP物理の概念的ブリッジを提供する。 より広範に、我々の結果は、均一な損失、停滞した損失、あるいは嫌悪感といった、散逸の特定の性質が、量子技術の汎用ツールとしての散逸工学に大きく影響することを示している。

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