单光子在量子比特上的散射：散射场的时空结构

我们研究窄单光子高斯脉冲在嵌入一维开放波导的量子比特上散射所诱导的散射场的时空结构。对于弱激发功率，我们得到反射场与透射场时空依赖性的显式解析表达式，它们一般不同于平面行波。散射场由两部分组成：表示激发量子比特自发衰变的阻尼部分，以及相干、无损耗部分。我们表明，对于距量子比特大距离 $x$ 且在散射事件后长时间 $t$，我们的理论给出由稳态光子传输已知的结果。然而，趋近稳态极限非常缓慢。散射场随距量子比特距离与相互作用后时间的同时增大而按 $x$ 与 $t$ 的反幂次衰减。