論文の概要: Realization of waveguide many-body quantum optics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.18525v1
• Date: Mon, 18 May 2026 15:11:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-19 17:57:49.896221
• Title: Realization of waveguide many-body quantum optics
• Title（参考訳）: 導波路多体量子光学系の実現
• Authors: Lena M. Hansen, Clara Henke, Christoph Hotter, Oliver A. D. Sandberg, Thomas Wilkens Sandø, Vasiliki Angelopoulou, Alexey Tiranov, Christoffer B. Møller, Zhe Liu, Leonardo Midolo, Nikolai Bart, Arne Ludwig, Philip Walther, Cornelis J. van Diepen, Peter Lodahl, Anders Søndberg Sørensen,
• Abstract要約: 多体量子光学は多体絡み合った状態のアリーナを開く。 本研究では,エミッタ光子散乱による非線形フォトニック輸送のスケーリングについて検討する。 これらの進歩により、新しいフォトニック量子シミュレータ、多体絡み合った状態の生成、新しい量子相転移の探索が可能になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.0362774174132126
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Controlling light photon-by-photon is central to quantum optics. At a fundamental level, photon interactions are mediated by their coupling to atoms, and ultimate control requires deterministic light-matter interfacing of single photons to single atoms. Extending this paradigm to radiatively couple multiple individual atoms in a deterministic and scalable manner opens the arena of many-body quantum optics. Here, we realize such a setting by coherently coupling solid-state artificial atoms to a nanophotonic waveguide and demonstrate higher-order photon correlations that are controlled by the number of quantum emitters. We study the scaling of nonlinear photonic transport induced by emitter-photon scattering and demonstrate that adding a quantum emitter generates higher-order photon correlations. Specifically, we experimentally observe genuine three-photon correlations from a pair of collectively coupled emitters, while contributions from lower photon numbers are suppressed. In addition, we scale to three resonant quantum emitters coupled to the waveguide. These advancements demonstrate the onset of many-body quantum optics in waveguide quantum electrodynamics, enabling new photonic quantum simulators, the creation of many-body entangled states, and the exploration of novel quantum phase transitions.
• Abstract（参考訳）: 光子を光子ごとに制御することは量子光学の中心である。 基本的なレベルでは、光子相互作用は原子とのカップリングによって媒介され、究極的な制御は単一の光子を単一の原子に対向させる決定論的光物質を必要とする。 このパラダイムを拡張して、決定論的かつスケーラブルな方法で複数の個々の原子を放射的に結合させることは、多体量子光学の領域を開放する。 ここでは, 固体人工原子をナノフォトニック導波路にコヒーレントに結合させ, 量子エミッタ数によって制御される高次光子相関を示す。 本研究では,エミッタ光子散乱による非線形光子輸送のスケーリングについて検討し,量子エミッタの追加が高次光子相関を生成することを示す。 具体的には,1対の組合わせエミッタからの真の3光子相関を実験的に観察し,低い光子数からの寄与を抑える。 さらに、導波路に結合した3つの共振量子エミッタにスケールする。 これらの進歩は、導波管量子力学における多体量子光学の開始、新しいフォトニック量子シミュレータの実現、多体絡み合った状態の生成、新しい量子相転移の探索を実証している。

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