論文の概要: Exotic collective behaviors of giant quantum emitters in two-dimensional baths
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.14867v1
- Date: Wed, 21 Jan 2026 10:52:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-22 21:27:50.336563
- Title: Exotic collective behaviors of giant quantum emitters in two-dimensional baths
- Title（参考訳）: 2次元浴における巨大量子エミッタのエキゾチックな集団挙動
- Authors: Qing-Yang Qiu, Wen Huang, Lei Du, Xin-You Lü,
- Abstract要約: 現象学的には,2次元および3次元の浴におけるエキゾチック光子放出パターンの出現を観察する。
3次元浴への一般化は、連続的なモードとの結合にもかかわらず、コヒーレントな双極子-双極子相互作用が生き残ることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7342654118528067
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nonlocal light-matter interactions with giant atoms in high-dimensional environments are not only fundamentally intriguing for testing quantum electrodynamics beyond the dipole approximation but also crucial for building high-dimensional quantum networks and engineering multipartite entangled states. Given the enigmatic and largely uncharted collective signatures exhibited by multiple giant atoms within two-dimensional optical baths, we delve into their nonperturbative collective dynamics within the single-excitation subspace, focusing on the case where they are coupled to a common two-dimensional photonic reservoir and employing a resolvent operator approach. We demonstrate that precisely engineered atomic arrangements lead to unconventional quantum dynamics, featuring non-Markovianity-induced beats and long-lived bound states in the continuum, thereby providing a versatile platform for implementing two-dimensional quantum memory. Phenomenologically, we observe the emergence of exotic photon emission patterns in both two- and three-dimensional (3D) baths. The emission directions are shown to be precisely controllable on demand through exact phase engineering of the coupling parameters, enabling a highly efficient chiral light-matter interface. Moreover, our generalization to a 3D bath reveals that coherent dipole-dipole interactions can survive despite the coupling to a continuum of modes, a finding that challenges conventional wisdom regarding decoherence.
- Abstract（参考訳）: 高次元環境における巨大原子との非局所的な光-物質相互作用は、双極子近似を超えて量子電磁力学をテストすることだけでなく、高次元量子ネットワークの構築や多部交絡状態の工学にも不可欠である。
2次元光浴内で複数の巨大原子によって示される謎的かつほとんどチャージされていない集合的シグネチャを考慮し、単一の励起部分空間内でそれらの非摂動的集団力学を探索し、それらが一般的な2次元フォトニック貯水池に結合し、分解性演算子アプローチを採用する場合に焦点を当てる。
高精度に設計された原子配列は、非マルコビアン性により引き起こされるビートと連続体における長寿命なバウンド状態を特徴とし、2次元量子メモリを実装するための汎用的なプラットフォームを提供するという、従来の量子力学に繋がることを示した。
現象学的には,2次元および3次元の浴槽におけるエキゾチック光子放出パターンの出現を観察する。
発光方向は、結合パラメータの正確な位相工学により、要求に応じて正確に制御可能であることが示され、高効率なキラル光物質界面が実現された。
さらに,3次元浴におけるコヒーレントダイポール-双極子相互作用の一般化により,モードの連続体との結合にもかかわらず,コヒーレントダイポール-双極子相互作用が生き残ることが判明した。
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