論文の概要: The Heisenberg limit for laser coherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.05296v2
- Date: Thu, 5 Nov 2020 12:59:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-02 22:40:05.228347
- Title: The Heisenberg limit for laser coherence
- Title（参考訳）: レーザーコヒーレンスに対するハイゼンベルク極限
- Authors: Travis J. Baker, S. N. Saadatmand, Dominic W. Berry, Howard M. Wiseman
- Abstract要約: 理想的なレーザーに対する$mathfrakC$の制限は、$mu2$であると考えられていた。
上界は$mathfrakC = O(mu4)$である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: To quantify quantum optical coherence requires both the particle- and
wave-natures of light. For an ideal laser beam [1,2,3], it can be thought of
roughly as the number of photons emitted consecutively into the beam with the
same phase. This number, $\mathfrak{C}$, can be much larger than $\mu$, the
number of photons in the laser itself. The limit on $\mathfrak{C}$ for an ideal
laser was thought to be of order $\mu^2$ [4,5]. Here, assuming nothing about
the laser operation, only that it produces a beam with certain properties close
to those of an ideal laser beam, and that it does not have external sources of
coherence, we derive an upper bound: $\mathfrak{C} = O(\mu^4)$. Moreover, using
the matrix product states (MPSs) method [6,7,8,9], we find a model that
achieves this scaling, and show that it could in principle be realised using
circuit quantum electrodynamics (QED) [10]. Thus $\mathfrak{C} = O(\mu^2)$ is
only a standard quantum limit (SQL); the ultimate quantum limit, or Heisenberg
limit, is quadratically better.
- Abstract（参考訳）: 量子光学コヒーレンスを定量化するには、粒子と波動の双方が必要である。
理想的なレーザービーム [1,2,3] の場合、ほぼ同相のビームに連続的に放出される光子の数と考えることができる。
この数、$\mathfrak{c}$は、レーザー自体の光子数である$\mu$よりもずっと大きい。
理想レーザーに対する$\mathfrak{c}$の制限は$\mu^2$ [4,5] であると考えられた。
ここでは、レーザーの動作について何も仮定せず、理想的なレーザービームに近い特性を持つビームを生成し、外部のコヒーレンス源を持たないことだけを仮定すると、上界を導出する:$\mathfrak{C} = O(\mu^4)$。
さらに, 行列積状態 (MPSs) 法 [6,7,8,9] を用いて, このスケーリングを実現するモデルを見つけ, 回路量子力学 (QED) [10] を用いて原理的に実現可能であることを示す。
したがって、$\mathfrak{C} = O(\mu^2)$ は標準量子極限(SQL)のみであり、最終的な量子極限、すなわちハイゼンベルク極限は二次的に優れている。
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