論文の概要: Tunable Single-Photon Transport in a Multi-mode Waveguide via a $Λ$-Type Emitter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22840v1
• Date: Fri, 28 Nov 2025 02:16:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.742903
• Title: Tunable Single-Photon Transport in a Multi-mode Waveguide via a $Λ$-Type Emitter
• Title（参考訳）: $$型エミッタを用いた多モード導波路における波長可変単一光子輸送
• Authors: Yan Liu, Qing-Ao Xiang, Xin-Yuan Yang, Ji-Bing Yuan, Shi-Qing Tang, Xin-Wen Wang, Ya-Ju Song,
• Abstract要約: 直方体導波路に結合した$$$型エミッタを用いた単一光子散乱の操作について検討した。 単一モード方式では、外部駆動パラメーター-デチューニングとラビ周波数-正確には反射ピークの位置と数を調整する。 多モード系では、モード間の量子干渉が散乱ダイナミクスを支配している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.011006829091018
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Precise control of photon transport in waveguide quantum electrodynamics is fundamental to advancing quantum information processing. We investigate the manipulation of single-photon scattering via a driven $Λ$-type emitter coupled to a rectangular waveguide, examining both single- and multi-mode regimes. Using the Lippmann-Schwinger formalism, we derive the scattering matrix and identify two distinct control mechanisms: Fano resonances induce complete reflection, and electromagnetically induce transparency (EIT) induce perfect transmission. In the single-mode regime, the external drive parameters-the detuning and Rabi frequency-precisely tune the positions and number of reflection peaks, allowing dynamic spectral engineering. In the multi-mode regime, quantum interference between modes governs the scattering dynamics. When the input photon is prepared in a specific coherent superposition, multi-mode effects restore single-mode-like behavior, enabling Fano-mediated complete reflection. Conversely, a single-mode input prevents complete reflection even at the Fano resonance, while EIT-driven transmission persists. These results demonstrate a versatile toolbox for photonic quantum control in multi-mode waveguides, paving the way for applications such as broadband dual-frequency filters and multi-mode spectrometers.
• Abstract（参考訳）: 導波路量子電磁力学における光子輸送の精密制御は、量子情報処理の進歩に不可欠である。 直方体導波路に結合した$$$型エミッタを用いた単一光子散乱の操作について検討し, 単一モードと多モードモードの両方について検討した。 リップマン・シュウィンガー形式(英語版)を用いて散乱行列を導出し、2つの異なる制御機構を同定する: ファノ共鳴は完全な反射を誘発し、電磁的透過は完全な透過を誘導する。 単一モード系では、外部駆動パラメーター、デチューニングとラビ周波数-正確に反射ピークの位置と数を調整し、ダイナミックスペクトル工学を可能にする。 多モード系では、モード間の量子干渉が散乱ダイナミクスを支配している。 入力光子を特定のコヒーレントな重ね合わせで合成すると、多重モード効果は単一モードのような振る舞いを復元し、ファノを介する完全な反射を可能にする。 逆に、単一モードの入力はファノ共鳴でも完全な反射を防ぎ、EIT駆動の伝送は持続する。 これらの結果は、多モード導波路における光量子制御のための多用途ツールボックスを示し、ブロードバンド二周波フィルタやマルチモード分光器などの応用への道を開いた。

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