論文の概要: What makes a particle detector click

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.05734v2
• Date: Wed, 7 Jul 2021 03:56:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-12 00:41:28.607091
• Title: What makes a particle detector click
• Title（参考訳）: 粒子検出器がクリックする理由
• Authors: Erickson Tjoa, Irene L\'opez Guti\'errez, Allison Sachs and Eduardo Mart\'in-Mart\'inez
• Abstract要約: 空洞における量子光学からの直観は、直接的に自由空間の場合に持たないことを示す。 この決定的な違いは、単色フォック状態が連続体では正規化できないという事実に遡る。
• 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: We highlight fundamental differences in the models of light-matter interaction between the behaviour of Fock state detection in free space versus optical cavities. To do so, we study the phenomenon of resonance of detectors with Fock wavepackets as a function of their degree of monochromaticity, the number of spatial dimensions, the linear or quadratic nature of the light-matter coupling, and the presence (or absence) of cavity walls in space. In doing so we show that intuition coming from quantum optics in cavities does not straightforwardly carry to the free space case. For example, in $(3+1)$ dimensions the detector response to a Fock wavepacket will go to zero as the wavepacket is made more and more monochromatic and in coincidence with the detector's resonant frequency. This is so even though the energy of the free-space wavepacket goes to the expected finite value of $\hbar\Omega$ in the monochromatic limit. This is in contrast to the behaviour of the light-matter interaction in a cavity (even a large one) where the probability of absorbing a Fock quantum is maximized when the quantum is more monochromatic at the detector's resonance frequency. We trace this crucial difference to the fact that monochromatic Fock states are not normalizable in the continuum, thus physical Fock states need to be constructed out of normalizable wavepackets whose energy density goes to zero in the monochromatic limit as they get spatially delocalized.
• Abstract（参考訳）: 自由空間におけるフォック状態検出の挙動と光学キャビティとの光-物質相互作用モデルにおける基本的差異を強調した。 そこで本研究では,フォック・ウェーブパックを用いた検出器の共鳴現象を,その単色度,空間次元数,光・物質結合の線形的・二次的性質,空間におけるキャビティ壁の存在(または欠如)の関数として検討する。 これにより、キャビティ内の量子光学からの直観は自由空間の場合に直観的ではないことが分かる。 例えば、$(3+1)$次元では、Fock波束に対する検出器応答は、波束がより多くの単色化され、検出器の共鳴周波数と一致してゼロになる。 これは、自由空間の波束のエネルギーが単色極限において$\hbar\Omega$の期待有限値に達するにもかかわらずである。 これは、量子が検出器の共鳴周波数でより単色である場合、フォック量子を吸収する確率が最大となるキャビティ(大きなものでさえ)における光・物質相互作用の挙動とは対照的である。 この重要な違いは、単色フォック状態が連続体では正規化できないという事実にさかのぼるので、物理的フォック状態は、空間的に非局在化されるにつれて単色限界でエネルギー密度がゼロになる正規化可能な波束から構成する必要がある。

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