論文の概要: Photonic Reservoir Engineering via 2D $Λ$-Type Atomic Arrays in Waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.00622v1
• Date: Fri, 02 Jan 2026 09:40:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-05 15:04:33.545863
• Title: Photonic Reservoir Engineering via 2D $Λ$-Type Atomic Arrays in Waveguide QED
• Title（参考訳）: 導波路QEDにおける2次元ドル型原子配列を用いたフォトニック貯留層工学
• Authors: Thi Phuong Anh Nguyen, Le Phuong Hoang, Xuan Binh Cao,
• Abstract要約: $$$タイプの原子系における電磁誘導透過性は、高忠実度メモリや非線形光学などの量子技術を支える。 導波路に結合した1次元の原子鎖の標準ジオメトリは、単一の明るい超ラジカルチャネルのみを許す。 本研究では, フォトニック結晶導波路, ジグザグおよびオルソゴン構造に結合した2次元(2次元)原子格子構造体を提案する。
• 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: Electromagnetically induced transparency (EIT) in $Λ$-type atomic systems underpins quantum technologies such as high-fidelity memory and nonlinear optics, but conventional setups face intrinsic limitations. Standard geometries of one-dimensional atomic chains coupled to waveguides allow only a single bright superradiant channel, while subradiant modes remain weakly accessible, limiting control over collective radiative behavior and dark-state pathways. This leads to unwanted inelastic processes, degrading memory fidelity and reducing nonlinear photon generation efficiency. Here, we propose two two-dimensional (2D) atomic lattice geometries coupled to a photonic crystal waveguide, namely Zigzag and Orthogonal structures. In the Zigzag model, engineered collective super- and subradiant modes produce a flattened EIT window, broadening the transmission bandwidth and suppressing unwanted scattering to enhance quantum memory fidelity. In the Orthogonal model, four-wave mixing (FWM) intensity is amplified by up to six orders of magnitude relative to a conventional one-dimensional $Λ$-type EIT chain with identical $Γ_{1D}$, $Ω_c$, and probe intensity, with localized idler photons forming well-defined spectral modes. These results demonstrate a versatile route to engineer structured photonic reservoirs for on-demand photon generation, high-fidelity quantum storage, and enhanced nonlinear optical processes.
• Abstract（参考訳）: 電子磁気誘導透過性(EIT)は、高忠実度メモリや非線形光学などの量子技術を支えるものであるが、従来の設定は固有の制限に直面している。 導波路に結合した1次元の原子鎖の標準ジオメトリは、単一の明るい超放射光チャネルのみを許容するが、サブラジアントモードは弱いアクセスが可能であり、集合的な放射行動と暗黒状態経路の制御を制限している。 これにより非弾性過程が不要になり、メモリの忠実度が低下し、非線形光子生成効率が低下する。 ここでは,2次元(2次元)原子格子を光結晶導波路,すなわちZigzagとOrthogonal構造に結合した2次元(2次元)原子格子構造を提案する。 Zigzagモデルでは、エンジニアリングされた集合的スーパーモードとサブラジアントモードがフラットなEITウィンドウを生成し、伝送帯域を広げ、不要な散乱を抑制して量子メモリの忠実度を高める。 直交モデルでは、四波混合(FWM)強度は、標準の1次元の1次元の99ドル型EIT鎖に対して最大6桁まで増幅され、同一の99ドル_{1D}$、$Ω_c$、プローブ強度は局所化されたアイドラー光子により、よく定義されたスペクトルモードを形成する。 これらの結果は、オンデマンド光子生成、高忠実度量子記憶、高非線形光学プロセスのためのエンジニアによるフォトニック貯水池への多用途経路を示す。

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