論文の概要: Modal input-output theory for quantum nanophotonics from the first-order Maxwell operator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.04043v1
• Date: Fri, 02 Oct 2026 20:50:59 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-10-06 21:30:36.469495
• Title: Modal input-output theory for quantum nanophotonics from the first-order Maxwell operator
• Title（参考訳）: 一階マックスウェル作用素からの量子ナノフォトニクスのモーダル入力出力理論
• Abstract要約: 我々は、マクロ的な量子電磁力学に基づくオープンフォトニクス系に対する量子入出力理論を開発した。 埋め込みエミッタの場合、低飽和および単一励起散乱応答は、ポートとエミッタを接続するグリーン関数によって決定される。 ナノフォトニックキャビティと逆設計カプラのエミッタ変調伝送を計算し、計算された電磁応答から量子入力出力モデルへの直接経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We develop a quantum input-output theory for open photonic systems based on macroscopic quantum electrodynamics using the first-order electromagnetic Green's function. Quantum fields enter and leave the photonic system through waveguide ports, while the electromagnetic Green's function propagates the fields through the arbitrary interior of the photonic system, which may be dispersive and absorbing. The resulting relation contains a port-to-port scattering matrix and a Langevin-noise contribution from material absorption that together preserve the bosonic output commutation relations. For embedded emitters, the low-saturation and single-excitation scattering response is determined by Green's functions connecting the ports and emitters while retaining the non-Markovianity of the photonic environment. Using finite-difference time-domain simulation, we calculate the emitter-modified transmission for a nanophotonic cavity and inverse-designed coupler, providing a direct route from computed electromagnetic response to a quantum input-output model.
• Abstract（参考訳）: 我々は、一階電磁グリーン関数を用いたマクロ的な量子電磁力学に基づくオープンフォトニクス系に対する量子入出力理論を開発した。 量子場は導波路ポートを介してフォトニック系に入り、一方電磁グリーンの関数は光ニック系の任意の内部を伝播し、分散し吸収する。 結果として生じる関係は、ポート・ツー・ポート散乱行列と、ボゾン出力の可換関係を共に保存する物質吸収からのランゲヴィン・ノイズ寄与を含む。 埋め込みエミッタの場合、低飽和かつ単一励起散乱応答は、光環境の非マルコビアン性を維持しながらポートとエミッタを接続するグリーン関数によって決定される。 有限差分時間領域シミュレーションを用いて、ナノフォトニックキャビティと逆設計カプラのエミッタ変調伝送を計算し、計算された電磁応答から量子入力出力モデルへの直接経路を提供する。

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