波导量子电动力学梯子中通过巨型原子实现的无手性光子路由

本文深入研究了多发射器波导量子电动力学梯级中的单光子路由问题,该梯级最多包含五个巨型原子同时耦合到两条线性波导。采用实空间方法,该团队分析了一种非手性路由架构,并评估了在三种拓扑结构(完全分离、简单编织和完全嵌套)中增加巨型原子数量的影响。数值结果表明,增加分离或编织构型中巨型原子的数量,可大幅扩展近乎确定性(~100%)光子路由至目标波导的工作参数空间,仅通过量子干涉即可实现方向性。相比之下,嵌套架构由于严格的几何对称性,最大路由效率限制为25%,尽管采用对称性较低的耦合距离可缓解这一限制。最后,该工作评估了存在直接原子间相互作用和环境耗散的系统。结果表明,虽然自发辐射会降低传输概率,但多原子分离构型在入射光子频率的广泛工作窗口内仍保持高路由效率,且无需手性耦合。
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提交arXiv: 2026-05-31 20:18

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