論文の概要: Chirality-free photon routing via giant atoms in waveguide QED ladders

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.01439v1
• Date: Sun, 31 May 2026 20:18:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:29.704201
• Title: Chirality-free photon routing via giant atoms in waveguide QED ladders
• Title（参考訳）: 導波路QEDはしごにおける巨大原子によるキラリティーフリー光子ルーティング
• Authors: Glenn Ochsner, Vincent Schena, Arushi Deb, Imran M. Mirza,
• Abstract要約: マルチエミッタ導波路量子電磁ラグにおける単一光子ルーティングの詳細な検討を行う。 我々は3つの位相的に異なる構成で巨大原子の数をスケーリングする影響を評価する。
• 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: In this paper, we present an in-depth examination of single-photon routing in a multi-emitter waveguide quantum electrodynamics ladder with up to five giant atoms simultaneously coupled across two linear waveguides. Using a real-space approach, we analyze a non-chiral routing architecture and evaluate the impact of scaling the number of giant atoms in three topologically distinct configurations: fully separated, simply braided, and fully nested. Using numerical results, we show that increasing the number of giant atoms, in separate or braided configurations, greatly expands the operational parameter space for near-deterministic ($\sim$100%) photon routing into the target waveguide, achieving directionality through quantum interference alone. In contrast, the nested architecture is limited to a maximum routing efficiency of 25% due to rigid geometric symmetries, although this limitation could be mitigated by employing less symmetric coupling distances. Finally, we assess the system under direct interatomic interactions and environmental dissipation. Our results show that, while spontaneous emission reduces transport probabilities, the multi-atom-separated configuration maintains high routing efficiencies across broad operational windows of incoming photon frequency without requiring chiral coupling.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,2つの線形導波路を同時に結合する最大5個の巨大原子を持つ多光子導波路量子力学ラグにおける単一光子ルーティングの詳細な検討を行う。 実空間アプローチを用いて、非キラルなルーティングアーキテクチャを解析し、3つの位相的に異なる構成、すなわち完全に分離され、単に編み取られ、完全にネストされた状態において、巨大原子の数をスケーリングする影響を評価する。 数値的な結果から、分離または編み合わせの構成で巨大原子の数が増加すると、標的導波路へのほぼ決定論的(\sim$100%)光子ルーティングの操作パラメータ空間が大幅に拡大し、量子干渉のみで方向性を達成することが示されている。 対照的に、ネストされたアーキテクチャは、厳密な幾何学的対称性のために25%のルーティング効率に制限されているが、この制限は、より対称性の低い結合距離を利用することで緩和することができる。 最後に, 直接原子間相互作用と環境散逸によるシステム評価を行った。 その結果, 自発放出は輸送確率を低下させるが, マルチ原子分離構成では, キラルカップリングを必要とせず, 入射光子周波数の広い操作窓における高ルーティング効率を維持できることがわかった。

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