腔耦合原子阵列中的多体增强非经典光子发射

高性能非经典光源的生成仍是量子技术的核心挑战,但其始终面临发射纯度与亮度之间的根本性权衡。本研究证明,腔介导的多体自旋交换相互作用能通过集体放大光谱非谐性突破这一限制。在具有可编程相对相位φ的腔耦合原子阵列中,干涉-相互作用机制重塑了修饰态流形,并实现了不同量子发射态间的确定性切换。当φ=0时,相长干涉产生了高纯度单光子发射,其反聚束效应提升了四个数量级,同时保持强光子通量;而当φ=π时,相消干涉形成了暗态单光子流形,通过共振激活双光子过程可生成高亮度、高纯度的光子对束簇。该研究将干涉工程化多体相互作用确立为按需生成量子光的可扩展机制,为利用集体多体物理效应开辟了量子光子学新路径。
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提交arXiv: 2026-04-17 01:08

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