结构化波导中的量子光-物质相互作用

我们探索了结构化波导内量子光-物质相互作用的特有性质，这些性质源于其有限带宽、带边以及非平庸拓扑性质。我们将波导建模为紧束缚（TB）链或 Su-Schrieffer-Heeger（SSH）链。对于具有无限带宽的非结构化波导，侧耦合二能级发射体（2LE）的透射与反射振幅等同于直接耦合 2LE 的反射与透射振幅。我们表明，由于仅直接耦合 2LE 出现 Lamb 位移，这一类比在具有有限带宽的结构化波导中失效。我们进一步预测，在结构化波导带边附近，单个巨型 2LE（在不同点具有两个耦合）在零集体衰减宽度处存在稳健的光-发射体耦合，此处拓扑性质可带来益处。最后，我们研究了在 SSH 端连接 2LE 的长 TB 与短 SSH 波导异质结中的单光子动力学。我们表明，仅当 SSH 波导处于拓扑相时，光子才从激发发射体传播至 TB 波导。因此，该异质结充当量子开关或条件传播通道。