論文の概要: Collective Enhancement of Photon Blockade via Two-Photon Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.11506v1
- Date: Fri, 14 Nov 2025 17:26:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-17 22:42:18.745641
- Title: Collective Enhancement of Photon Blockade via Two-Photon Interactions
- Title（参考訳）: 2光子相互作用による光子遮断の集団的増強
- Authors: Lijuan Dong, Aanal Jayesh Shah, Peter Kirton, Hadiseh Alaeian, Simone Felicetti,
- Abstract要約: 光子遮断は、1つの光子の存在がその後の光子の伝達を妨げる重要な量子光学効果である。
光と物質が2光子相互作用によって結合されている場合、単光子と多光子の両方の遮断は、集合的な拡張の恩恵を受けることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.050188155804360805
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Analogous to Coulomb blockade for electrons, photon blockade is a key quantum optical effect in which the presence of one photon prevents the transmission of subsequent ones through a nonlinear medium. Beyond its fundamental interest, photon and multi-photon blockade are actively studied as mechanisms for generating technologically-relevant quantum states of light. Although photon blockade typically requires achieving strong light-matter coupling, increasing the number of atoms fails to enhance antibunching. Here, we analyze the optical transmission properties of a quantum resonator that embeds a two-photon-coupled ensemble of emitters, combining an approximate analytical approach with full quantum numerical simulations. We show that when light and matter are coupled via a two-photon interaction, both single- and multi-photon blockade can benefit from a collective enhancement. We propose different driving schemes in which the second or third-order correlation functions are strongly suppressed with increasing atom number. Differently from established methods, this collective enhancement of non-classical properties occurs with unitary transmission and is ultimately constrained only by decoherence. This demonstrates that collective two-photon couplings are a powerful mechanism for realizing photon blockade even in platforms where individual strong coupling is not achievable.
- Abstract（参考訳）: 電子に対するクーロン遮断と類似して、光子遮断は1つの光子の存在が非線形媒質を透過するのを阻止する重要な量子光学効果である。
その基本的な関心に加えて、光子と多光子遮断は、技術的に関連する光の量子状態を生成するメカニズムとして活発に研究されている。
光子遮断は通常、強い光-物質結合を達成する必要があるが、原子の数が増加するとアンチバンチングが増大する。
ここでは、2光子結合したエミッタのアンサンブルを埋め込んだ量子共振器の光透過特性を解析し、近似解析手法と完全な量子数値シミュレーションを組み合わせる。
光と物質が2光子相互作用によって結合されている場合、単光子と多光子の両方の遮断は、集合的な拡張の恩恵を受けることが示される。
本研究では,原子数の増加に伴い2次あるいは3次相関関数が強く抑制される異なる駆動方式を提案する。
確立された方法と異なり、この非古典的な性質の集合的拡張はユニタリ伝送によって起こり、最終的にデコヒーレンスによってのみ制限される。
これは、個々の強いカップリングが達成不可能なプラットフォームにおいても、集合的な2光子結合が光子遮断を実現する強力なメカニズムであることが示される。
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