手性巨分子波导量子电动力学系统中的手性与非互易单光子散射

我们研究了手性巨分子波导-QED系统中的手性与非互易单光子散射。此处,巨分子由两个耦合的巨原子组成,与两条线性波导相互作用,构成一个四端口量子器件。我们利用实空间方法得到了四个散射振幅的精确解析表达式。在马尔可夫极限下,我们发现单光子散射行为由巨原子与波导间的耦合强度、两个巨原子间的耦合强度,以及由光子在耦合点间传播产生的相位累积所引起的非偶极效应决定。还发现通过引入手性耦合打破巨分子与波导间耦合构型的对称性,可实现手性与非互易单光子散射。此外,理想的手性发射体-波导耦合可实现定向单光子路由。在非马尔可夫 regime下,散射谱具有多峰多谷的更丰富结构特征。特别地,我们证明了非马尔可夫延迟效应可诱导非互易单光子散射。我们的结果在涉及巨原子的光学量子器件设计中有潜在应用,可为研究手性量子光学提供高效平台。