一种石墨烯平台用于纳米尺度表面等离子体与共挏原子群的相干相互作用

我们提出了一种包含原子群的二维石墨烯结构，作为实现纳米尺度增强表面等离子体场与共振原子系统相互作用的平台。我们确定石墨烯表面等离子体模式及其电磁场属性，强调石墨烯板间分离对不同偶极定向和位置下原子系统相互作用的作用。我们分析了实现等离子体模式与共振原子群相干相互作用的条件。通过求解支配表面等离子体与原子相互作用的Maxwell-Bloch方程，我们推导出修正的面积定理，这使得我们能够识别在所研究条件下的等离子体行为中最常见的非线性模式。我们获得了面积定理的解析和数值解，发现在相对于 $\pi$ 的“分数”脉冲面积值处，石墨烯表面等离子体模式的孤立脉冲可实现稳定传播。我们表明，等离子体场的相干动力学可在纳米尺度设计中实现，我们还概述了使用该相干动力学方案实现紧凑型多模纳米尺度量子存储及其与该平台上其他量子器件集成的可能性。