論文の概要: Phase-Selected Efficient Single-Photon Frequency Conversion via Local Fano Resonance in a Two-Giant-Atom Waveguide-QED System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.07093v1
- Date: Wed, 08 Jul 2026 07:27:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-09 22:50:30.314625
- Title: Phase-Selected Efficient Single-Photon Frequency Conversion via Local Fano Resonance in a Two-Giant-Atom Waveguide-QED System
- Title（参考訳）: 2光原子導波路QEDシステムにおける局所ファノ共振による位相選択単光子周波数変換
- Abstract要約: 2ガント原子導波路-QED系において、効率的な単一光子周波数変換について検討した。
解析的な4チャネル散乱振幅を導出し、非弾性透過スペクトルが多重ピーク干渉パターンを示すことを示した。
この研究は、位相制御された局所ファノ共鳴が高効率周波数変換を実現する方法を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8370533806309512
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Efficient single-photon frequency conversion is investigated in a two-giant-atom waveguide-QED system, where a two-level giant atom and a $Λ$-type three-level giant atom couple to a common one-dimensional waveguide. While the $Λ$-type atom provides the inelastic channel, the two-level atom induces secondary coherent coupling, creating multi-path interference for the converted photon. Using the real-space approach and within the Markovian approximation, we derive analytical four-channel scattering amplitudes and reveal that the inelastic transmission spectrum, governed by three complex resonance poles, exhibits a multi-peak interference pattern. By introducing a local single-pole approximation, we reduce this complex spectrum to a local Fano lineshape, decomposing it into a coherent superposition of a local background term and a single-pole resonant term. The interplay between these two terms-controlled by the photon propagation phase between the giant atoms' coupling points-determines the conversion efficiency, with the background suppression condition leading to a Lorentzian reduction. Based on the single-pole resonance weight, we formulate a phase-selection criterion for highly efficient conversion. Compared with both the small-atom and single $Λ$-type giant-atom models, the two-giant-atom scheme achieves substantially enhanced inelastic transmission over a broader frequency-conversion range. This work reveals how phase-controlled local Fano resonance enables high-efficiency frequency conversion, establishing a general paradigm for engineering resonant light-matter interactions in structured quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 2重原子導波管-QED系では,2重原子と3重原子が1次元の導波管に結合し,高効率な単一光子周波数変換が検討された。
$$型原子は非弾性チャネルを提供するが、2レベル原子は二次コヒーレント結合を誘導し、変換された光子に対して多経路干渉を生成する。
実空間アプローチとマルコフ近似を用いて解析的な4チャネル散乱振幅を導出し、3つの複素共鳴極が支配する非弾性透過スペクトルが多重ピーク干渉パターンを示すことを示す。
局所的な単極近似を導入することにより、この複素スペクトルを局所的なファノ線形状に還元し、局所的な背景項と単極共鳴項のコヒーレントな重ね合わせに分解する。
この2つの項間の相互作用は、巨大原子の結合点間の光子伝播相によって制御され、変換効率が決定され、背景の抑制条件がローレンツの還元に繋がる。
単極共振重みに基づいて、高効率変換のための位相選択基準を定式化する。
小さい原子と単一の$$$-typeの巨大原子モデルと比較すると、より広い周波数変換範囲における2桁の原子の非弾性伝達は大幅に向上する。
この研究は、位相制御された局所ファノ共鳴が高効率周波数変換を可能にし、構造化量子系における工学的共鳴光-物質相互作用の一般的なパラダイムを確立することを明らかにする。
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