論文の概要: Collective emission of subwavelengths atom-like emitter arrays in the presence of inhomogeneous broadening

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07458v1
• Date: Fri, 05 Jun 2026 17:05:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-08 14:33:29.859951
• Title: Collective emission of subwavelengths atom-like emitter arrays in the presence of inhomogeneous broadening
• Title（参考訳）: 不均一伸長存在下でのサブ波長原子様エミッタアレイの集団放出
• Authors: Uri Israeli, Shahar Levi, Sagi Ben-Avi, Ada Kransnovsky, Daniel Silvian, Shlomo Winberg, Rivka Bekenstein,
• Abstract要約: サブ波長原子配列からなる量子準曲面は、原子-光子相互作用を増強するための有望なプラットフォームとして出現した。 ダイヤモンド中のシリコン空孔中心のサブ波長アレイからの集合放出の観測を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum metasurfaces comprised of subwavelength atomic arrays emerged as a promising platform for enhanced atom-photon interaction. However, realizing such a system with solid-state emitters has been considered impractical due to strong inhomogeneous broadening, which was expected to suppress the photon-mediated interactions that underpin collective emission. Here we report the observation of collective emission from subwavelength arrays of silicon-vacancy centres in diamond -- solid-state emitters whose inhomogeneous broadening exceeds the natural linewidth by two orders of magnitude -- demonstrating that collective effects such as resonance shifts, modified decay rates and directional coherent emission survive this disorder. A crucial enabling element is the implantation of a high density of silicon ions at each array site. This creates so-called superatoms, local ensembles that probabilistically achieve frequency matching across the array and enhance the collective response. We support our observations with a theoretical analysis explaining the mechanisms that preserve the collective effects even in the presence of inhomogeneity. These observations have direct implications for the realization of subwavelength arrays in any solid-state system, paving the way for quantum-emitter metasurfaces that are naturally integrated into nanophotonic environments.
• Abstract（参考訳）: サブ波長原子配列からなる量子準曲面は、原子-光子相互作用を増強するための有望なプラットフォームとして出現した。 しかし、固体エミッタを用いたそのようなシステムの実現は、強い不均一な拡張のために非現実的と考えられており、これは集合放出の基盤となる光子を介する相互作用を抑制することが期待されている。 ここでは、ダイヤモンド中のシリコン空孔中心のサブ波長アレイからの集合放出を観測し、不均一な膨張が自然線幅を超える固体発光体を2桁の規模で観測し、共鳴シフト、変形崩壊率、方向コヒーレント放出などの集合効果がこの障害に耐えることを示した。 重要な有効元素は、各配列部位に高密度のシリコンイオンを注入することである。 これはいわゆる超原子であり、局所的なアンサンブルであり、配列間の周波数マッチングを確率的に達成し、集合的な応答を強化する。 我々は、不均一性の存在下でも集団効果を維持するメカニズムを理論的に説明し、我々の観察を支持している。 これらの観測は、任意の固体系におけるサブ波長アレイの実現に直接的な意味を持ち、自然にナノフォトニック環境に統合される量子・エミッタ準曲面への道を開く。

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