单光子在双量子比特系统上的散射：散射场的时空结构

在本文中，我们研究单光子窄脉冲从一维（1D）开放波导中耦合到连续模的两个全同量子比特系统散射所产生的光子电场的时空分布。我们推导了量子比特与光子振幅的含时动力学方程，从而可计算整个空间中（量子比特前、量子比特间及量子比特后）光子的向后与向前散射场。散射场由若干分量构成：描述入射光子的自由场、激发量子比特的自发指数衰减、以 $t$ 的逆幂衰减的慢衰减部分，以及表示稳态解的无损耗部分（$t\rightarrow\infty$）。对于我们的系统，我们求得了当时间与距量子比特的距离均趋于无穷时的透射与反射场。我们表明，当散射事件后的时间趋于无穷时，稳态光子场在整个一维空间中形成。若量子比特间距 $d$ 等于波长 $\lambda$ 的整数倍，场能量在量子比特频率 $\Omega$ 与光子频率 $\omega_S$ 之间呈现周期为 $T=2\pi/(\omega_S-\Omega)$ 的时间拍频。