論文の概要: Multi-objective design of photon blockade for bright single-photon sources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.20160v1
• Date: Thu, 18 Jun 2026 12:23:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-19 18:23:39.849208
• Title: Multi-objective design of photon blockade for bright single-photon sources
• Title（参考訳）: 明るい単一光子源のための光子遮断の多目的設計
• Authors: Sunkyu Yu, Xianji Piao, Namkyoo Park,
• Abstract要約: 単一光子源の競合するメトリクスを最適化するための計算フレームワークを提案する。 我々は,多目的コストの1次単調化を実現するヤコビアンベースの更新法を開発した。 このフレームワークは、オープン量子システムの多目的設計のための一般的なレシピを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-quality single-photon sources, realized through saturable emitters, photon blockade, or heralded pair generation, are indispensable building blocks for photonic quantum platforms. Although these mechanisms suppress multiphoton emission through distinct principles typically captured by analytical models, their practical implementation is constrained by conflicting requirements for purity, brightness, and indistinguishability, which must be balanced within high-dimensional design landscapes. Here, we propose a computational framework for optimizing competing metrics of single-photon sources. Building on a Liouville-space adjoint formulation that efficiently evaluates multiple objectives in Markovian open quantum systems, we develop a Jacobian-based update, which ensures first-order monotonic reduction of multi-objective costs. By incorporating simulated annealing to escape gradient-vanishing plateaus, our framework achieves a design success rate of nearly 60 % for photon blockade with g2(0) smaller than 0.1 and theoretically bounded brightness across a broad parameter space, without any analytical guidance. This framework provides a general recipe for multi-objective design of open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 飽和可能なエミッタや光子遮断、あるいはペア生成によって実現された高品質な単一光子源は、フォトニック量子プラットフォームにとって必須の構成要素である。 これらのメカニズムは、典型的には分析モデルによって捉えられる異なる原理によって多光子放出を抑制するが、その実践的実装は、高次元デザインランドスケープの中でバランスをとらなければならない純度、明るさ、不明瞭性の要求の矛盾によって制約される。 本稿では、単一光子源の競合するメトリクスを最適化するための計算フレームワークを提案する。 マルコフ開量子系における複数の目的を効率的に評価するLiouville-space adjoint の定式化に基づいて,多目的コストの一階単調化を実現するJacobian-based update を開発した。 本手法は,光子遮断において,光子遮断が0.1以下で,理論上は広いパラメータ空間をまたがる輝度が理論的に有界である場合の60パーセント近くの設計成功率を達成する。 このフレームワークは、オープン量子システムの多目的設計のための一般的なレシピを提供する。

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