論文の概要: Heralded Free-Electron Writing of the Most Subradiant State in an Atomic Array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.03056v1
- Date: Tue, 04 Aug 2026 03:13:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-05 15:30:23.005425
- Title: Heralded Free-Electron Writing of the Most Subradiant State in an Atomic Array
- Title（参考訳）: 原子配列における最もサブラディアントな状態の偏光自由電子筆記法
- Authors: Tong Shen, Zhexin Zhao, Meng Xiao,
- Abstract要約: 自由空間における有限波長の原子鎖のサブラジアント固有状態は、光子貯蔵、量子センシング、多体量子光学のための強力な資源を提供する。
ここでは、自由電子が光円錐の外側の波ベクトルと非一様エンベロープとを同時に一致させる必要性を克服できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.310775020223956
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The most subradiant eigenstate of a finite subwavelength atomic chain in free space, protected by strongly suppressed radiative decay, offers a powerful resource for photon storage, quantum sensing, and many-body quantum optics. Yet its optical preparation is hindered by the simultaneous need to match a wave vector outside the light cone and a nonuniform envelope. Here, we show that a free electron can overcome these constraints: its velocity sets the imprinted wave vector, while the trajectory of the diffracting wave packet shapes the excitation envelope. This simultaneous momentum and envelope matching enables heralded preparation with near-unity conditional fidelity ($F>99.5\%$) even in a deeply subwavelength regime that is difficult to access with propagating free-space photons. We further show that a path-superposed free electron can excite an antisymmetric state in two closely spaced parallel chains, whose interchain destructive interference yields stronger subradiance than a single chain with the same total number of atoms. These results establish free electrons as quantum writers for collective excitations that are difficult to access with propagating optical fields.
- Abstract（参考訳）: 自由空間における有限波長の原子鎖の最もサブラジアント固有状態は、強い抑制された放射減衰によって保護され、光子貯蔵、量子センシング、多体量子光学のための強力な資源を提供する。
しかし、その光学的調製は、光円錐の外側の波ベクトルと一様でないエンベロープとを同時に一致させる必要性によって妨げられる。
ここでは、自由電子がこれらの制約を克服できることを示し、その速度はインプリント波ベクトルをセットし、回折波パケットの軌道は励起エンベロープを形成する。
この同時運動量とエンベロープマッチングは、自由空間光子を伝播させることが困難である深いサブ波長状態であっても、ほぼ均一な条件フィデリティ(F>99.5\%$)で固定することができる。
さらに、経路重畳された自由電子が2つの近接した平行鎖の反対称状態に励起できることを示し、その鎖間破壊干渉は、同じ原子数の1つの鎖よりも強いサブラディアンスをもたらす。
これらの結果は、伝播する光場にアクセスするのが難しい集合励起のための量子ライターとして自由電子を確立する。
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