ИСТИНА

Радиационное связывание квантовых излучателей с наноструктурами, в частности, холодных атомов с диэлектрическими волноводами и резонаторами субволновых размеров, открывает новые возможности в области квантовых технологий. Существуют обоснованные надежды, что направленная эмиссия одиночных фотонов позволит создать необходимые условия для квантового интерфейса в квантовом процессоре, с использованием нейтральных атомов. Прототипы подобных нанофотонных устройств уже были реализованы в экспериментах, включающих связывание атомов с микрорезонаторами, фотонными кристаллами и нановолокном [1]. В докладе будет представлена микроскопическая схема расчета радиационных поправок энергетического спектра одноэлектронного атома вблизи наноразмерного диэлектрического объекта. Представляемый расчет учитывает всю зеемановскую структуру изолированного перехода атома, и применим к объектам произвольной геометрической конфигурации. В основе подхода лежит ключевое допущение об идеальности диэлектрической среды, из которой приготовлена наноструктура. Диэлектрические свойства среды на исследуемых частотах можно воспроизвести, заменив её ансамблем двухуровневых атомов, частота резонансного перехода которых смещена относительно частоты излучения рабочего атома. На рисунке показан пример наноструктуры, представляющей асимметричный одномерный фотонный кристалл InGaP (с показателем преломления =3.31), и приведены спектральные параметры (скорости распада n и сдвиги n) рассчитанные для квазиэнергетических состояний n=0,1..5, формирующихся при излучении на изолированном переходе атома цезия-133. Работа поддержана Российским научным фондом - проект № 23-72-10012. [1] Chang, D. E. and Douglas, J. S. and Gonz´alez-Tudela, A. and Hung, C.-L. and Kimble, H. J., Colloquium: Quantum matter built from nanoscopic lattices of atoms and photons Rev. Mod. Phys. 90, 031002 (2018).