論文の概要: Shaping Quantum Photonic States Using Free Electrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.01315v1
- Date: Mon, 2 Nov 2020 20:59:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-26 01:19:40.795274
- Title: Shaping Quantum Photonic States Using Free Electrons
- Title（参考訳）: 自由電子を用いた量子フォトニック状態の形成
- Authors: Adi Ben Hayun, Ori Reinhardt, Jonathan Nemirovsky, Aviv Karnieli,
Nicholas Rivera, Ido Kaminer
- Abstract要約: 光キャビティ中の自由電子と光子の量子相互作用を用いた光子統計の定式化について検討する。
光の様々な量子状態が、入力光と電子状態の司法的選択によって生成される。
任意の電子-光子量子状態の自由度を利用することにより、出力フォトニック状態の統計と相関の完全な制御を達成することができる。
- 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: It is a long-standing goal to generate robust deterministic states of light
with unique quantum properties, such as squeezing, sub-Poissonian statistics
and entanglement. It is of interest to consider whether such quantum states of
light could be generated by exploiting interactions with free electrons, going
beyond their already ubiquitous use in generating classical light. This
question is motivated by developments in electron microscopy, which present a
new platform for manipulating photons through their interaction with quantum
free electrons. Here, we explore the shaping of photon statistics using the
quantum interactions of free electrons with photons in optical cavities. We
find a variety of quantum states of light that can be generated by a judicious
choice of the input light and electron states. For example, we show how shaping
an electron into an energy comb can provide an implementation of a photon
displacement operation, allowing, for instance, the generation of displaced
Fock and displaced squeezed states. We also show how one can generate a desired
Fock state by repeated interactions of electrons with a cavity, followed by
measurements. We develop the underlying theory of the interaction of both a
single and many consecutive electrons with a common cavity mode. Looking
forward, by exploiting the degrees of freedom of arbitrary electron-photon
quantum states, we may achieve complete control over the statistics and
correlations of output photonic states, leading to the generation of novel
quantum states of light.
- Abstract（参考訳）: これは、スクイーズ、準ポアソン統計、絡み合いのようなユニークな量子特性を持つ堅牢な決定論的な光状態を生成するという長年の目標である。
このような光の量子状態が、自由電子との相互作用を利用して、古典的な光を生成するために既にユビキタスに使われているものを超えることができるかどうかを考えることは興味深い。
この問題は、量子自由電子との相互作用を通じて光子を操作する新しいプラットフォームである電子顕微鏡の開発によって動機づけられている。
ここでは、自由電子と光キャビティ中の光子との量子相互作用を用いて、光子統計の形状を探索する。
我々は、入力光と電子状態の公平な選択によって生成される様々な光の量子状態を見つける。
例えば、電子をエネルギーコムに形成することで光子変位操作の実装が実現し、例えば、転位されたフォックと転位された圧縮状態の生成が可能になることを示す。
また,電子とキャビティの繰り返し相互作用によって所望のフォック状態を生成する方法を示し,測定を行った。
我々は、単一電子と複数の連続電子と共通の空洞モードの相互作用の理論を発展させる。
今後は、任意の電子-光子量子状態の自由度を利用することにより、出力フォトニック状態の統計と相関の完全な制御が達成され、光の新たな量子状態が生まれるかもしれない。
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