論文の概要: Photonic state engineering via energy-level crossing by giant atoms in topological waveguide QED setup

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.14660v1
• Date: Thu, 16 Apr 2026 06:15:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-17 21:29:31.752392
• Title: Photonic state engineering via energy-level crossing by giant atoms in topological waveguide QED setup
• Title（参考訳）: トポロジカル導波路QEDセットアップにおける巨大原子によるエネルギーレベル交差によるフォトニック状態工学
• Authors: Mingzhu Weng, Gang Wang, Zhihai Wang,
• Abstract要約: 導波路QEDにおけるフォトニック状態工学は、典型的には局所的な光-物質相互作用に基づいている。 ここでは,非局所的巨大原子結合とトポロジカルバンド構造との相互作用から生じる特異なメカニズムを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.604902674937762
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Photonic state engineering in waveguide QED is typically based on local light-matter interactions. This limits its control over the spatial structure of bound photonic states. Here, we demonstrate a distinct mechanism arising from the interplay between nonlocal giant-atom coupling and topological band structure. Specifically, we consider giant atoms coupled to a Su-Schrieffer-Heeger waveguide and show that this configuration enables a controllable energy-level crossing protected by the topological gap. Adiabatically sweeping the atomic detuning across the crossing leads to a controlled exchange between distinct photonic bound states. In a two-giant-atom configuration, this mechanism achieves high-fidelity conversion of a spatially splitting state into a combining state. Extending this scheme to three-giant atoms, we further realize robust, shape-preserving photon transfer mediated by sequential in-gap crossings. Our results demonstrate how topology and nonlocal light-matter coupling can be combined to achieve programmable control of bound photonic states in waveguide QED platforms.
• Abstract（参考訳）: 導波路QEDにおけるフォトニック状態工学は、典型的には局所的な光-物質相互作用に基づいている。 これにより、境界フォトニック状態の空間構造に対する制御が制限される。 ここでは,非局所的巨大原子結合とトポロジカルバンド構造との相互作用から生じる特異なメカニズムを示す。 具体的には、Su-Schrieffer-Heeger導波路に結合した巨大原子を考察し、この構成により、トポロジカルギャップによって保護された制御可能なエネルギーレベルの交差が可能であることを示す。 交差する原子の変形を断熱的に除去すると、異なるフォトニック境界状態間の制御された交換につながる。 二次元原子配置では、この機構は空間分裂状態から結合状態への高忠実度変換を実現する。 このスキームを3つの巨大原子に拡張することで、連続的なギャップ内交差によって媒介される頑丈で、形状を保った光子移動を実現する。 この結果から、導波路QEDプラットフォームにおいて、トポロジーと非局所光物質結合を組み合わせ、有界フォトニック状態のプログラマブル制御を実現する方法が示された。

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