論文の概要: Directional and correlated optical emission from a waveguide-engineered molecule with local control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.06410v1
• Date: Tue, 07 Apr 2026 19:46:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-09 17:30:51.21304
• Title: Directional and correlated optical emission from a waveguide-engineered molecule with local control
• Title（参考訳）: 局所制御を有する導波路系分子からの指向性および相関光学放出
• Authors: Clara Henke, Thomas Wilkens Sandø, Vasiliki Angelopoulou, Lena Maria Hansen, Alexey Tiranov, Oliver August Dall'Alba Sandberg, Zhe Liu, Leonardo Midolo, Nikolai Bart, Arne Ludwig, Anders Søndberg Sørensen, Peter Lodahl, Cornelis Jacobus van Diepen,
• Abstract要約: 我々は、双方向フォトニック結晶導波路に埋め込まれた量子ドットの放出方向を制御する。 本研究では, 相対駆動位相を操作することにより, 排出方向を左から右に切り替えることができることを示す。 この研究は、非キラル導波路を介して結合された量子ドットを用いたキラル量子光学の新たな実装を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.419152335604612
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Radiative coupling between quantum emitters leads to a range of spectacular emission phenomena. Dicke studied the foundations of collectively enhanced and suppressed decay, commonly referred to as super- and subradiance. Collective effects can further result in directionality of the emission, thus offering a complimentary implementation of chiral quantum optics. Waveguide quantum electrodynamics (QED) allows coupling between spatially separated emitters, enabling selective driving. In this work, we control the emission direction for a pair of quantum dots embedded in a bidirectional photonic crystal waveguide offering independent electrical tuning. Notably the emitters are 13 \micro m apart, which corresponds to 26 effective wavelengths, but are nevertheless radiatively coupled. The directionality arises from a dispersive dipole-dipole interaction, which shifts the energy of the collective states, so that the emitter pair effectively forms an artificial molecule. We show that the emission direction can be switched from left- to rightwards by manipulating the relative driving phase while collectively exciting the emitters. In addition, we observe directional photon statistics under continuous driving, with, for example, single photons detected on one output port, and photon pairs on the other. With pulsed excitation, both emitters are fully inverted and correlated photon pairs are observed in time-resolved intensity correlation measurements. This work demonstrates a novel implementation of chiral quantum optics using quantum dots coupled via a non-chiral waveguide, and reports key steps for scaling up as a multi-emitter waveguide QED platform.
• Abstract（参考訳）: 量子エミッタ間のラジカル結合は、様々な壮大な発光現象を引き起こす。 ディックは、まとめて強化され、抑制された崩壊の基礎を研究した。 集団効果は、さらに放射の方向性をもたらす可能性があるため、キラル量子光学の補完的な実装を提供する。 導波管量子電磁力学(QED)は空間的に分離されたエミッタ間の結合を可能にし、選択的駆動を可能にする。 本研究では、2方向フォトニック結晶導波路に埋め込まれた一対の量子ドットの発光方向を独立電気的チューニングにより制御する。 特に、エミッタは13 \micro m間隔で、26の有効波長に対応するが、それでも放射的に結合している。 方向性は分散双極子-双極子相互作用から生じ、これは集合状態のエネルギーをシフトさせ、エミッタ対が人工分子を効果的に形成する。 本研究では,エミッタを総括的に刺激しながら,相対駆動位相を操作することにより,エミッタの放出方向を左から右に切り替えることができることを示す。 また、1つの出力ポートで検出された1つの光子と、もう1つの光子対を連続運転下で観測する。 パルス励起では、両エミッタは完全に反転し、相関光子対が時間分解強度相関測定で観測される。 本研究は、非キラル導波路を介して結合された量子ドットを用いたキラル量子光学の新たな実装を示し、マルチエミッタ導波路QEDプラットフォームとしてスケールアップするための重要なステップを報告する。

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