具有非马尔可夫效应的耦合腔三能级原子中的多个单光子产生

在本文中，我们展示了在非马尔可夫机制下，如何从由驱动场驱动的、与 $N$ 个三能级原子耦合的光学腔中产生任意时间形状的多个单光子波包。我们推导了产生此类波包的最佳驱动场的精确解析表达式，该表达式取决于腔和驱动场相对于三能级原子的两个失谐量。我们使用的腔由两面相对的镜子组成，其中一面是理想反射镜，另一面存在耗散（单侧腔），它与相应的非马尔可夫输入-输出场耦合。如果马尔可夫系统产生的第一个单光子波包与非马尔可夫情况相同，则当其他环境的谱宽取值不同于第一个环境的谱宽时，马尔可夫系统无法产生与非马尔可夫系统相同的多个单光子波包；而为不同环境设置相等的谱宽则可以产生这些波包。产生的多个不同单光子波包彼此并不独立，它们与非马尔可夫谱参数满足特定关系。我们分析了从马尔可夫到非马尔可夫机制的转变并比较了它们之间的差异，其中腔同时与多个非马尔可夫环境相互作用。最后，我们将上述结果推广到涉及许多与受驱三能级原子耦合的腔的一般非马尔可夫量子网络。