核量子光学中的逆向设计：从人工 X 射线多能级方案到谱可观测量

嵌入薄膜腔中的 Mössbauer 核集合构成了 X 射线量子光学的一个有前景的平台。一个关键特征是，在低激发 regime 下，核-腔联合系统可被视为人工 X 射线多能级方案。利用腔环境，此类能级方案的结构和参数可超越裸核所能提供的范围进行定制。然而，迄今为止，直接确定一个提供所需量子光学功能的腔结构仍是一个未解决的挑战。在此，我们利用逆向设计方法应对该挑战。作为首个定性结果，我们表明基于散射可观测量的既有拟合方法一般不是唯一的，因为若基于不同散射通道中的可观测量，对同一腔的分析可能导致不同的多能级系统。受此启发，我们区分散射特征与微观能级方案作为独立的设计目标，后者由第一性原理方法唯一确定。我们发现两个设计目标均具有实际意义，且它们在潜在应用方面相互补充。我们使用示例任务（如实现电磁诱导透明）展示了针对两个目标的逆向设计。我们的结果为核量子光学中涉及更复杂 X 射线腔设计的新应用铺平了道路。