論文の概要: Single-Photon Scattering in a Waveguide Coupled to a Lossy or Gain Giant Atom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17456v1
• Date: Fri, 19 Dec 2025 11:18:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-22 19:25:54.35591
• Title: Single-Photon Scattering in a Waveguide Coupled to a Lossy or Gain Giant Atom
• Title（参考訳）: 損失またはゲイン巨大原子に結合した導波路における単光子散乱
• Authors: Yu Xin, Jia-Ming Zhang, Bing Chen,
• Abstract要約: 本研究では1次元結合共振器導波路における単一光子散乱を、複雑なオンサイトエネルギーを持つ巨大原子に結合する。 損失の大きい巨大原子が入射波を吸収するのに対し、利得の巨大原子は入射波を増幅するだけでなく、特定のエネルギーで散乱散逸を引き起こす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.15434198600518
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This work investigates single-photon scattering in a one-dimensional coupled-resonator waveguide coupled to a giant atom with a complex on-site energy. Within the generalized projection operator formalism, we derive analytical expressions for the scattering coefficients. We find that a lossy giant atom absorbs the incident wave, whereas a gain giant atom not only amplifies the incident wave but also leads to scattering divergence at certain energies, corresponding to spectral singularities. We explore the critical scattering dynamics associated with these singularities, and attribute the persistent wave emission to the existence of a stationary bound state in the continuum. Due to the presence of this bound state, the conventional time-independent scattering theory proves inadequate for such a non-Hermitian system. Furthermore, we show that the system with gain always features at least one time-growing bound state, which dominates the long-time dynamics, and we verify our time-dependent theoretical predictions via numerical simulations of Gaussian wave packet scattering.
• Abstract（参考訳）: 本研究では1次元結合共振器導波路における単一光子散乱を、複雑なオンサイトエネルギーを持つ巨大原子に結合する。 一般化射影作用素形式論の中では、散乱係数の解析式を導出する。 損失の大きい巨大原子は入射波を吸収するのに対し、利得巨大原子は入射波を増幅するだけでなく、スペクトル特異点に対応する特定のエネルギーで散乱散逸を引き起こす。 これらの特異点に関連する臨界散乱ダイナミクスを探索し、持続波の放出を連続体における定常境界状態の存在とみなす。 この境界状態の存在により、従来の時間非依存散乱理論はそのような非エルミート系に対して不十分であることを示す。 さらに, ガウス波パケット散乱の数値シミュレーションにより, 時間依存理論予測を検証し, 利得を持つ系は, 常に少なくとも1つの時間発展境界状態が特徴的であることを示す。

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