环境增强的单光子吸收：偶极耦合量子发射器纳米环中的研究

相对于量子信息和量子光学应用而言，耗散通常是有害的。然而，环境诱导的非相干动力学与单位演化之间的相互作用可以引发新的量子许多体现象，这些现象可被充当有用的资源。众所周知，在稠密亚波长原子阵列中，只有一个集体本征模在单激发态浓度中强耦合自由空间辐射，表现出超辐射式自发辐射。其余大多数本征模形成弱辐射模群，导致亚辐射激发态的长寿命。本文演示，通过引入额外的耗散机制（如相位漂移或耦合到声子），填充这些亚辐射模可以显著增强纳米环中量子发射器的单光子吸收。这种纳米环几何结构因其独特的光学特性以及其类似于自然光合作用复合体的特性而尤为引人注目，后者作为高效的天线在光合作用中发挥作用。我们的发现可能为自然界能量吸收的基本方面提供启示；尽管生物系统的复杂度远大于人工系统，但它们仍可能按照类似的底层光学原理运行。