マルチモード波導における入力状態依存型単一光子散乱のオンデマンド制御

広帯域のマルチモード波導における単一光子輸送の精密制御は、スケーラブルな量子ネットワークにとって基礎的な課題です。矩形波導に結合した駆動Λ型エミッタを用いた単一光子散乱のオンデマンド制御に関する理論的スキームを提案します。リプマン‐シュウィンガー形式主義を用いて、正確な解析的散乱行列を導出し、完全な透過のための電磁誘導透明性と完全な反射のためのファーノ共鳴の2つの重要な干渉メカニズムを明らかにします。駆動場によって単一光子散乱が動的に制御され、完全な透過と二重周波数の完全反射の間でのスイッチが可能であることを示します。特に、マルチモードのレジームでは、散乱はモード間の量子干渉に支配されており、入力光子状態に重大な依存性があります。特定のコヒーレント重ね合わせ状態で光子を準備することにより、マルチモード干渉を利用してファーノ共鳴による完全反射を実現します。逆に、単一モードの入力は完全反射を抑制します。この入力状態依存型散乱は、マルチモード量子フォトニクスの一般的な枠組みを確立し、広帯域二重周波数フィルター、マルチモード量子ルータ、オンチップスペクトロメータの道を開きます。