論文の概要: Pulsed two-photon scattering from a single atom in a waveguide with delay-modified temporal correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.20463v1
• Date: Fri, 20 Mar 2026 19:49:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:38.926468
• Title: Pulsed two-photon scattering from a single atom in a waveguide with delay-modified temporal correlations
• Title（参考訳）: 遅延変調時間相関を持つ導波管内の単一原子からのパルス2光子散乱
• Authors: Matthew Kozma, Sofia Arranz Regidor, Stephen Hughes,
• Abstract要約: 導波路環境で単一量子エミッタと強く相互作用する光子はほとんどなく、大きな非線形応答に影響を及ぼす。 遅延制御時間相関を用いた2光子非線形性を理論的に検討する。 非相関性および相関性を持つ2光子対に対して生じる著しく異なる非線形特徴と量子相関を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4369550829556578
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum nonlinearity is an essential ingredient for many quantum technologies, but often the nonlinearity is too weak to be exploited at the few-photon level. However, few photons interacting strongly with single quantum emitters in a waveguide environment can impact a significant nonlinear response, opening up a wide range of photon-photon correlations. Using a waveguide-QED system containing a single atom (treated as a two-level system) chirally coupled to a waveguide, we theoretically investigate two-photon nonlinearities with delay-controlled temporal correlations. We use both matrix product states (MPS) and a frequency-dependent scattering theory approach to analyze the exact population dynamics, as well as the first-order and second-order photon correlation functions in transmission of the system, when pumped by a two-photon Fock-state pulse with a bimodal temporal pulse envelope. The two-photon Fock-state pulses are considered to be either two single photons localized to each peak of the pulse, or both photons delocalized (but correlated) between the two peaks. We consider the regimes of a short, moderate, and (relatively) long distance between the two pulse peaks, comparing the important differences in the temporal correlations with the two types of two-photon pulses. We demonstrate the strikingly different nonlinear features and quantum correlations that occur for uncorrelated and correlated two-photon pairs in experimentally accessible regimes.
• Abstract（参考訳）: 量子非線形性は多くの量子技術にとって重要な要素であるが、しばしば非線形性は弱すぎて数光子レベルで利用できない。 しかし、導波路環境で単一量子エミッタと強く相互作用する光子はほとんどなく、大きな非線形反応に影響を与え、幅広い光子-光子相関が開かれる。 導波管に冷間結合した単一原子を含む導波管-QED系を用いて, 遅延制御時間相関による2光子非線形性を理論的に検討した。 本研究では,2光子フォック状態パルスにバイモーダル時間パルスを印加した場合に,行列生成状態(MPS)と周波数依存散乱理論(周波数依存散乱理論)の両方を用いて,正確な集団動態を解析し,システム伝達における1次および2次光子相関関数を導出する。 2光子フォック状態パルスは、パルスの各ピークに局在した2つの単一の光子か、2つのピークの間に非局在化された(しかし相関がある)2つの光子であると考えられている。 2つのパルスピーク間の短、中、そして(相対的に)長い距離の規則を考察し、時間的相関における重要な違いを2種類の2光子パルスと比較した。 本研究では,非相関性および相関性を持つ2光子対に対して,実験的に到達可能な状態下で生じる顕著に異なる非線形特徴と量子相関を実証する。

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