論文の概要: Near-Perfect Single-Photon Source via Ultrastrong Coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.00574v1
- Date: Wed, 01 Jul 2026 07:59:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-02 19:56:07.792788
- Title: Near-Perfect Single-Photon Source via Ultrastrong Coupling
- Title（参考訳）: ウルトラストロング結合による高効率単一光源
- Abstract要約: 本稿では, 単モードキャビティに結合した$triangle$型3レベル原子に基づく, 決定論的単光子放射の実行可能なスキームを提案する。
超強結合系におけるパルス駆動では、出力効率、識別性、純度99.96%$、9.98%$、99.99%$の優れた性能を実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.494265092816839
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Deterministic single-photon sources are indispensable core devices for quantum information technology, yet high-performance implementation remains a long-standing bottleneck for linear optical quantum computing. We propose a feasible scheme for deterministic single-photon emission based on a $\triangle$-type three-level atom coupled to a single-mode cavity, driven by two classical external fields, which is adaptable to both strong and ultrastrong cavity-atom coupling regimes. Under continuous-wave driving, the system achieves excellent single-photon characteristics: the normalized equal-time second-order correlation function reaches $g^{(2)}(0)\sim10^{-6}$, with a photon indistinguishability of $98.73\%$ and a state purity of $99.95\%$ in the strong coupling regime, while the ultrastrong coupling regime further suppresses $G^{(2)}(0)\sim10^{-8}$, yielding an indistinguishability of $99.10\%$ and a purity of $99.99\%$. For pulsed driving in the ultrastrong coupling regime, the source realizes superior performance, with an emission efficiency, indistinguishability, and purity of $99.96\%$, $98.98\%$, and $99.99\%$ under resonant conditions, and $100\%$, $95.91\%$, and $99.93\%$ under detuned conditions, respectively. The near-ideal optical performance of the proposed scheme provides a viable route for constructing high-quality deterministic single-photon sources, which offers a promising solution to the limitations of conventional single-photon devices and facilitates the further development of quantum information science and fundamental quantum optical research.
- Abstract（参考訳）: 決定論的単一光子源は量子情報技術にとって必須のコアデバイスであるが、高性能な実装は線形光量子コンピューティングの長年のボトルネックである。
単モードキャビティに結合した$\triangle$型3レベル原子を,2つの古典的外部場によって駆動し,強・超強共振器-原子結合系に適応可能な,決定論的単光子放射法を提案する。
正規化された等時二階相関関数は9,8.73 %$の光子不一致性と99.95 %の状態純度を持ち、超強結合系はさらに$G^{(2)}(0)\sim10^{-8}$を抑圧し、99.10 %の非識別性と99.99 %の純度が得られる。
超強結合系におけるパルス駆動において、ソースは、それぞれ共振条件下で99.96 %$、98.98 %$、99.99 %$、100 %$、95.91 %$、99.93 %$の発光効率、識別性、純度で優れた性能を実現する。
提案方式のほぼ理想的な光学性能は、従来の単一光子デバイスの限界に対する有望な解決策を提供し、量子情報科学と基本量子光学研究のさらなる発展を促進する、高品質な決定論的単一光子源を構築するための実行可能な経路を提供する。
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