論文の概要: Chiral Nonlinear Optics and Optical Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14871v1
- Date: Fri, 14 Aug 2026 20:20:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.118009
- Title: Chiral Nonlinear Optics and Optical Control
- Title（参考訳）: キラル非線形光学と光制御
- Abstract要約: キラル光-マター相互作用は、量子ネットワークプロトコルや量子論理ゲートといった新興技術の核心にある。
グリーンの定式化を用いた導波路における非線形・キラル相互作用のモデルを提案する。
より強い制御ビームを変調することにより、エミッタ当たりの光子を1つ以下に抑えた弱い信号ビームを操作できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Chiral light-matter interactions lie at the heart of emerging technologies such as quantum network protocols and quantum logic gates. In the few photon regime, it has been shown that chiral interactions between photons and a waveguide-embedded two-level quantum emitter can break reciprocity and impart a directional $π$ phase shift while the transmission remains intact. In this work, we present a model for multicolor, chiral nonlinear interactions in waveguides using a Green's Tensor formalism. We challenge previously held notions and demonstrate the complex photon dynamics hidden in multicolor light-matter interactions in the few photon regime. By modulating a stronger control beam, we can manipulate a weaker signal beam that contains much less than a single photon per emitter lifetime, on average. We develop equations for the transmission of the signal photons and removing the control photons to uncover the true strength of these nonlinearities, which we show is stronger than what is possible in symmetric geometries. The model predicts tunable unity extinction and up to 30% amplification in the signal, a $\sim$100x increase from standard predictions in which control photons are present. We also predict a tunable 0-$π$ phase shift via control modulation with significant robustness to emitter imperfections. Our model opens a new regime of directional nonlinear quantum light-matter interactions for study, providing a route to efficient all-optical control of photons.
- Abstract（参考訳）: キラル光-マター相互作用は、量子ネットワークプロトコルや量子論理ゲートといった新興技術の核心にある。
少数の光子系では、光子と導波路に埋め込まれた2レベル量子エミッタとの間のキラル相互作用が相反性を破り、透過がそのままである間に方向性の$π$相転移を与える可能性があることが示されている。
本研究では,グリーンテンソル形式を用いた導波路における多色・キラル非線形相互作用のモデルを提案する。
我々は以前にも持たれた概念に挑戦し、少数の光子状態において多色の光-物質相互作用に隠された複雑な光子力学を実証した。
より強い制御ビームを変調することにより、平均して1光子当たりの寿命が1つ未満の弱い信号ビームを操作できる。
我々は、これらの非線形性の真の強さを明らかにするために、信号光子の伝達と制御光子の除去のための方程式を開発し、対称幾何学において可能なものよりも強いことを示す。
このモデルは、可変ユニティの消滅と信号の最大30%増幅を予測し、制御光子が存在する標準的な予測から$\sim$100x増加する。
また、制御変調による調整可能な0-$π$位相シフトを予測し、エミッタの不完全性に対するロバスト性を示す。
我々のモデルは、研究のための方向性非線形量子光-マター相互作用の新しい状態を開き、光子の全光制御の効率的な経路を提供する。
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