論文の概要: Spectral design principles for local-excitation retention in impurity-assisted atomic arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.15799v1
- Date: Fri, 17 Apr 2026 07:59:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.804372
- Title: Spectral design principles for local-excitation retention in impurity-assisted atomic arrays
- Title（参考訳）: 不純物アシスト原子配列における局所励起保持のためのスペクトル設計原理
- Authors: Junpei Oba,
- Abstract要約: 原子配列における局所励起保持の強化は、放射効果を利用して放出を抑制し、励起状態の寿命を延ばすことができる。
本研究は,筆記フィールドや検索フィールド下での局所的な励起の生存について検討する。
その結果,不純物アシスト原子配列における局所励起保持のためのスペクトル設計の原理が明らかになった。
- 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: Enhanced local-excitation retention in atomic arrays allows to exploit cooperative radiative effects to suppress emission and prolong excited-state lifetimes. We consider an impurity-assisted setting involving a single storage atom being initially excited and study the survival of local excitation under neither write nor retrieval fields. Because the corresponding dynamics can involve multiple interfering collective modes, the survival dynamics cannot determined from the smallest collective decay rate alone. Thus, using a biorthogonal eigenmode decomposition of an effective non-Hermitian Hamiltonian, we show that the survival dynamics are jointly governed by the decay rates of the eigenmodes and their overlaps with the initial excitation. Large oscillations occur when multiple long-lived modes have comparable weights. Accordingly, we introduce a physically motivated spectral surrogate objective that favors both small weighted decay rates and an initial-state weight concentrated on a single subradiant mode. As a proof of principle of this spectral design, we apply the surrogate to constrained atom-position optimization under minimum-distance constraints and obtain nontrivial aperiodic configurations with enhanced local-excitation retention. Our findings unveil spectral design principles for local-excitation retention in impurity-assisted atomic arrays and provide a proof of principle for their inverse design.
- Abstract（参考訳）: 原子配列における局所励起保持の強化は、放射効果を利用して放出を抑制し、励起状態の寿命を延ばすことができる。
本研究は,1つの貯蔵原子が最初に励起される不純物アシスト設定について検討し,書き込みや検索フィールドの下の局所励起の生存について検討する。
対応するダイナミクスは複数の干渉する集団モードを含むことができるため、生存ダイナミクスは最小の集団崩壊率だけでは決定できない。
したがって、実効非エルミートハミルトニアンの生物直交固有モード分解を用いて、生存動力学は固有モードの崩壊速度と初期励起との重なりによって共同に支配されていることを示す。
複数の長寿命モードが同等の重みを持つ場合、大きな振動が発生する。
そこで本研究では,小さな重み付き崩壊率と1つのサブラジアントモードに集中した初期状態重みの両方を優先する,物理的に動機付けられたスペクトルサロゲートの目的を導入する。
このスペクトル設計の原理の証明として、最小距離制約下での制限原子配置最適化にサロゲートを適用し、局所励起保持を増強した非自明な非周期的構成を得る。
本研究は,不純物アシスト原子配列における局所励起保持のためのスペクトル設計原理を明らかにし,その逆設計の原理の証明を提供する。
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