論文の概要: Environment-Enhanced Single-Photon Absorption in a Nano-Ring of Dipole-Coupled Quantum Emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.28085v1
• Date: Wed, 27 May 2026 07:39:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-28 17:38:55.852778
• Title: Environment-Enhanced Single-Photon Absorption in a Nano-Ring of Dipole-Coupled Quantum Emitters
• Title（参考訳）: 双極子結合量子エミッタのナノリングにおける環境吸収
• Authors: Eric Sánchez-Llorente, Helmut Ritsch, Maria Moreno-Cardoner,
• Abstract要約: 密度の低いサブ波長原子配列では、単一励起多様体内の1つの集合固有モードのみが自由空間放射に強く結合し、超放射能自然放出を示す。 ここでは, これらのサブラジアントモードが, 量子エミッタのナノリングにおける単一光子吸収を著しく向上させることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Decoherence is mostly detrimental in quantum information and quantum optics applications. However, the interplay between environment-induced incoherent dynamics and unitary evolution can give rise to novel quantum many-body phenomena that can be harnessed as a useful resource. As is well known, in dense subwavelength atomic arrays only a single collective eigenmode in the single-excitation manifold couples strongly to free-space radiation, exhibiting superradiant spontaneous emission. Most of the remaining eigenstates form a manifold of weakly radiative modes, giving rise to long-lived subradiant excitations. Here we demonstrate that populating these subradiant modes via additional decoherence mechanisms, such as dephasing or coupling to phonons, can significantly enhance single-photon absorption in a nanoring of quantum emitters. Such nanoring geometry is particularly appealing due to its unique optical properties and its resemblance to natural light-harvesting complexes, which serve as efficient antennas in photosynthesis. Our findings may shed light on fundamental aspects of energy absorption in nature; despite the much greater complexity of biological systems, they may nonetheless operate according to similar underlying optical principles.
• Abstract（参考訳）: デコヒーレンスは主に量子情報や量子光学への応用において有害である。 しかし、環境誘起非コヒーレント力学とユニタリ進化の間の相互作用は、有用な資源として活用できる新しい量子多体現象を引き起こす可能性がある。 知られているように、高密度のサブ波長原子配列では、単一励起多様体内の1つの集合固有モードのみが自由空間放射に強く依存し、超放射能の自然放出を示す。 残りの固有状態の多くは弱い放射モードの多様体を形成し、長寿命の亜ラジカル励起を引き起こす。 ここでは、これらのサブラジアントモードを、フォノンへのデファス化やカップリングなどの付加的なデコヒーレンス機構により、量子エミッタのナノリングにおける単一光子吸収を著しく向上させることを実証する。 このようなナノリング幾何学は、その独特の光学的性質と、光合成における効率的なアンテナとして機能する天然の光ハーベスティング錯体に類似していることから、特に魅力的である。 我々の発見は、自然界におけるエネルギー吸収の基本的な側面に光を当てるかもしれない。

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