論文の概要: Continuous Narrow-Linewidth Superradiance in Waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.06556v1
• Date: Tue, 07 Jul 2026 17:57:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-08 21:24:51.617215
• Title: Continuous Narrow-Linewidth Superradiance in Waveguide QED
• Title（参考訳）: 導波路QEDにおける連続狭波長超放射
• Abstract要約: 超放射光レーザーは、素原子遷移周波数で連続して狭い直線コヒーレント放射を約束する。 最近の実験は分野を進歩させたが、真に連続的な運用を実現することは技術的に困難である。 我々は,ナノフォトニック導波路を用いたエミッタの少ない能動光周波数基準の代替経路を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superradiant lasers promise continuous, narrow-linewidth coherent emission at the bare atomic transition frequency, enabling frequency references of exceptional precision. Recent experiments have advanced the field, but achieving truly continuous operation remains technically challenging. Here we propose an alternative route to an active optical frequency reference with fewer emitters using all-to-all dipole-dipole interactions mediated by a nanophotonic waveguide. We show that selectively pumping only a sub-ensemble of emitters, rather than the full ensemble, substantially improves emission characteristics. The collective interactions with unpumped emitters provide narrowband frequency selection and establish an effective feedback mechanism analogous to the role of a macroscopic cavity. We find directional superradiant emission with strongly phase-synchronized emitter correlations and a narrow output spectrum close to the bare emitter resonance. Our results demonstrate a strong metrological gain from selective partial pumping of quantum emitters with the second-order intensity correlation $g^{(2)}(0)\simeq 1$, indicating reduced equal-time intensity fluctuations, and open a route to waveguide-based optical frequency references using small clock-atom ensembles for chip-scale precision metrology.
• Abstract（参考訳）: 超放射光レーザーは、原子遷移周波数で連続して狭い直線コヒーレント放射を約束し、例外的な精度の周波数参照を可能にする。 最近の実験は分野を進歩させたが、真に連続的な運用を実現することは技術的に困難である。 本稿では,ナノフォトニック導波路を介する全対全双極子-双極子相互作用を用いたエミッタの少ない能動光周波数基準への代替経路を提案する。 本研究では,エミッタのサブアンサンブルのみを選択的に汲み上げることで,エミッタの発光特性を大幅に改善することを示す。 未励起エミッタとの集合的相互作用により狭帯域周波数選択が可能となり、マクロキャビティの役割に類似した効果的なフィードバック機構が確立される。 我々は, 強位相同期エミッタ相関と, ベアエミッタ共鳴に近い狭い出力スペクトルを持つ指向性超放射光を観測した。 その結果, 2次強度相関$g^{(2)}(0)\simeq 1$の量子エミッタの選択的部分励起から, 等時強度変動を低減し, 小型のクロック原子アンサンブルを用いて, 導波管型光周波数参照への経路を開放し, チップスケールの精度を向上した。

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