Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
133 tokens/sec
GPT-4o
7 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
46 tokens/sec
o3 Pro
4 tokens/sec
GPT-4.1 Pro
38 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Pro
28 tokens/sec
2000 character limit reached

Single photon scattering from a chain of giant atoms coupled to a one-dimensional waveguide (2403.01126v1)

Published 2 Mar 2024 in quant-ph and cond-mat.mes-hall

Abstract: We investigate coherent single-photon transport in a waveguide quantum electrodynamics structure containing multiple giant atoms. The single-photon scattering amplitudes are solved using a real-space method. The results give rise to a clear picture of the multi-channel scattering process. In the case of identical and equally-spaced giant atoms in a separate configuration, we also use the transfer-matrix method to express the scattering amplitudes in terms of compact analytical expressions, which allow us to conveniently analyze the properties of the scattering spectra. Based on these theoretical results, we find that the non-dipole effects of giant atoms, which are relevant to the design of the setup, can strongly manipulate several types of collective properties of the output fields, including the superradiant phenomenon, the multiple Fano interference, and the photonic band gap. This makes it possible to manipulate the photon transport in a more versatile way than with small atoms. We also make a proposal to probe the topological states of a chain of braided giant atoms by using photon scattering spectra, showing that waveguide quantum electrodynamics systems with giant atoms are ideal platforms to merge topological physics and on-chip quantum optics.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (29)
  1. J.-T. Shen and S. Fan, Opt. Lett. 30, 2001 (2005a).
  2. J.-T. Shen and S. Fan, Phys. Rev. Lett. 95, 213001 (2005b).
  3. J.-T. Shen and S. Fan, Phys. Rev. Lett. 98, 153003 (2007).
  4. T. Shi and C. P. Sun, Phys. Rev. B 79, 205111 (2009).
  5. D. Roy, Phys. Rev. Lett. 106, 053601 (2011).
  6. Y.-L. L. Fang and H. U. Baranger, Phys. Rev. A 91, 053845 (2015).
  7. Y. T. Zhu and W. Z. Jia, Phys. Rev. A 99, 063815 (2019).
  8. R. H. Dicke, Phys. Rev. 93, 99 (1954).
  9. Y.-X. Zhang and K. Mølmer, Phys. Rev. Lett. 122, 203605 (2019).
  10. F. Dinc and A. M. Brańczyk, Phys. Rev. Research 1, 032042 (2019).
  11. H. Zheng and H. U. Baranger, Phys. Rev. Lett. 110, 113601 (2013).
  12. I. M. Mirza and J. C. Schotland, Phys. Rev. A 94, 012302 (2016).
  13. W. Nie and Y.-x. Liu, Phys. Rev. Research 2, 012076 (2020).
  14. T. S. Tsoi and C. K. Law, Phys. Rev. A 78, 063832 (2008).
  15. M.-T. Cheng and Y.-Y. Song, Opt. Lett. 37, 978 (2012).
  16. J. Ruostekoski and J. Javanainen, Phys. Rev. A 96, 033857 (2017).
  17. D. Mukhopadhyay and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 100, 013812 (2019).
  18. D. Mukhopadhyay and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 101, 063814 (2020).
  19. W. Z. Jia and Q. Y. Cai, Eur. Phys. J. Plus 137, 1082 (2022).
  20. A. C. Santos and R. Bachelard, Phys. Rev. Lett. 130, 053601 (2023).
  21. W. Zhao and Z. Wang, Phys. Rev. A 101, 053855 (2020).
  22. W. Z. Jia and M. T. Yu, arXiv:2304.02072 .
  23. Q. Y. Cai and W. Z. Jia, Phys. Rev. A 104, 033710 (2021).
  24. S. L. Feng and W. Z. Jia, Phys. Rev. A 104, 063712 (2021).
  25. A. Soro and A. F. Kockum, Phys. Rev. A 105, 023712 (2022).
  26. D. C. Brody, J. Phys. A 47, 035305 (2013).
  27. Abelès, Florin, Ann. Phys. 12, 596 (1950).
  28. X.-L. Qi and S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
  29. F. D. M. Haldane and S. Raghu, Phys. Rev. Lett. 100, 013904 (2008).
Citations (5)

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

X Twitter Logo Streamline Icon: https://streamlinehq.com