論文の概要: Scaling law for optimal excitation storage and superradiant release in waveguide QED systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.17320v1
- Date: Sun, 19 Jul 2026 16:05:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-21 18:48:37.426941
- Title: Scaling law for optimal excitation storage and superradiant release in waveguide QED systems
- Title（参考訳）: 導波管QED系における最適励起貯蔵と超ラジカル放出のスケーリング則
- Abstract要約: 駆動散逸型量子エミッタは、制御可能な励起ストレージとリリースのための強力なプラットフォームを提供する。
ここでは、半無限導波路に結合した2つのエミッタアンサンブルにおいて、スケーラブルな励起-保存機構を明らかにする。
本機構に基づいて,高速な励起記憶と光子放出制御が可能な3段階のストレージ・アンド・リリースプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.220978717493118
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Driven-dissipative quantum emitters provide a powerful platform for controllable excitation storage and release, with promising applications in quantum batteries and quantum storage. Yet, transient excitation transfer in collective many-body systems is often obscured by the intricate interplay among coherent driving, dissipation, and correlation dynamics. Here, we uncover a scalable excitation-storage mechanism in two emitter ensembles coupled to a semi-infinite waveguide. A coherently driven ensemble acts as an effective excitation reservoir, while a second ensemble positioned near a dissipative node serves as a subradiant storage medium. Surprisingly, when the driven ensemble largely exceeds the storage ensemble in size, the transfer dynamics enters a nearly correlation-free regime, allowing the driven ensemble to behave effectively as a classical excitation source. This reveals a simple scaling law for optimal excitation transfer, under which the storage ensemble approaches near-complete population inversion as the driven ensemble size increases. Building on this mechanism, we propose a three-stage storage-and-release protocol enabling fast excitation storage and controllable photon emission. Our results demonstrate how coherent and dissipative collective interactions can be jointly harnessed for quantum energy storage and programmable nonequilibrium dynamics in waveguide QED platforms.
- Abstract（参考訳）: 駆動散逸型量子エミッタは、制御可能な励起ストレージとリリースのための強力なプラットフォームを提供する。
しかし、集合多体系における過渡的励起伝達は、コヒーレント駆動、散逸、相関ダイナミクスの間の複雑な相互作用によってしばしば無視される。
ここでは、半無限導波路に結合した2つのエミッタアンサンブルにおいて、スケーラブルな励起-保存機構を明らかにする。
コヒーレントに駆動されたアンサンブルは効果的な励起貯留体として機能し、消散ノード近傍に位置する第2アンサンブルはサブラジアント記憶媒体として機能する。
驚くべきことに、駆動アンサンブルがストレージアンサンブルを大きく超えると、転送ダイナミクスはほぼ相関のない状態に入り、駆動アンサンブルは古典的な励起源として効果的に振る舞う。
これは、ストレージアンサンブルが、駆動アンサンブルサイズが大きくなるにつれて、ほぼ完全な集団インバージョンに近づく、最適な励起転送のための単純なスケーリング法則を明らかにする。
本機構に基づいて,高速な励起記憶と光子放出制御が可能な3段階のストレージ・アンド・リリースプロトコルを提案する。
本研究は、導波路QEDプラットフォームにおけるコヒーレントおよび散逸性集団相互作用を量子エネルギー貯蔵とプログラム可能な非平衡ダイナミクスに共用できることを実証した。
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