論文の概要: Manipulating Excitation Dynamics in Structured Waveguide Quantum Electrodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.27310v1
- Date: Fri, 31 Oct 2025 09:30:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-03 17:52:16.05
- Title: Manipulating Excitation Dynamics in Structured Waveguide Quantum Electrodynamics
- Title（参考訳）: 構造導波路量子力学における励起ダイナミクスの操作
- Authors: I Gusti Ngurah Yudi Handayana, Ya-Tang Yu, Wei-Hsuan Chung, H. H. Jen,
- Abstract要約: 導波管量子電磁力学(WQED)は、低次元フォトニック環境における光-物質相互作用の研究の中心的な基盤となっている。
本稿では,原子-ナノフォトニック界面における励起輸送を制御するために,各エミッタの結合方向を局所的に設計できる構造化wQEDフレームワークを提案する。
- 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: Waveguide quantum electrodynamics (wQED) has become a central platform for studying collective light-matter interactions in low-dimensional photonic environments. While conventional wQED systems rely on uniform chirality or reciprocal emitter-waveguide coupling, we propose a structured wQED framework, where the coupling directionality of each emitter can be engineered locally to control excitation transport in an atom-nanophotonic interface. For different combinations of patterned coupling directionalities of the emitters, we identify four representative configurations that exhibit distinct dynamical behaviors: centering, wave-like, leap-frog, and dispersion excitations. Spectral analysis of the effective non-Hermitian Hamiltonian reveals that these dynamics originate from interferences among subradiant eigenmodes. Variance analysis further quantifies the spreading of excitation as functions of interatomic spacing and global chirality, showing tunable localization-delocalization transitions. Including nonguided losses, we find that the transport characteristics remain robust for realistic coupling efficiencies (beta >= 0.99). These results establish structured wQED as a practical route to manipulate excitation localization, coherence, and transport through programmable directionality patterns, paving the way for controllable subradiant transport and chiral quantum information routing.
- Abstract（参考訳）: 導波管量子電磁力学(WQED)は、低次元フォトニック環境における集合的な光-物質相互作用を研究する中心的なプラットフォームとなっている。
従来のwQEDシステムは、均一なキラル性や相互エミッタ-導波路結合に依存しているが、原子-ナノフォトニック界面における励起輸送を制御するために、各エミッタの結合方向を局所的に設計できる構造化wQEDフレームワークを提案する。
発振器のパターン結合方向の異なる組み合わせについて, 中心, 波状, 跳躍フロッグ, 分散励起という, 異なる動的挙動を示す4つの代表構成を同定する。
有効非エルミートハミルトニアンのスペクトル分析は、これらの力学が亜ラジカル固有モデム間の干渉に由来することを明らかにしている。
可変解析は、励起の拡散を原子間間隔と大域的キラリティの関数として定量化し、調整可能な局在化-非局在化遷移を示す。
非誘導損失を含むと、現実的なカップリング効率(ベータ>=0.99)では輸送特性が頑健であることが分かる。
これらの結果は,励起ローカライゼーション,コヒーレンス,およびプログラム可能な指向性パターンによる輸送を操作できる実用的な方法として構造化wQEDを確立し,制御可能なサブラジアント輸送とキラル量子情報ルーティングの道を開いた。
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