巨型原子链耦合一维波导的单光子散射

我们研究了包含多个巨型原子的波导量子电动力学结构中的相干单光子传输。使用实空间方法求解了单光子散射振幅。研究结果给出了多通道散射过程的清晰图景。对于处于分离构型的全同且等距的巨型原子，我们还利用传输矩阵法将散射振幅表示为紧凑的解析表达式，从而便于分析散射谱的特性。基于这些理论结果，我们发现巨型原子的非偶极效应（与实验装置的设计相关）能够强烈操控输出场的几种集体特性，包括超辐射现象、多重 Fano 干涉以及光子带隙。这使得操控光子传输的方式比使用小原子更加多样化。我们还提出了一种利用光子散射谱来探测编织巨型原子链拓扑态的方案，表明包含巨型原子的波导量子电动力学系统是融合拓扑物理与片上量子光学的理想平台。