論文の概要: Entangled Two-Photon Absorption by Atoms and Molecules: A Quantum Optics Tutorial

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.02551v3
• Date: Fri, 9 Jul 2021 00:57:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-09 07:51:45.584084
• Title: Entangled Two-Photon Absorption by Atoms and Molecules: A Quantum Optics Tutorial
• Title（参考訳）: 原子と分子による2光子の絡み合った吸収:量子光学チュートリアル
• Authors: Michael G. Raymer, Tiemo Landes and Andrew H. Marcus
• Abstract要約: 2光子吸収(TPA)や他の分子と時間-周波数-絡み合った光子対(EPP)との非線形相互作用は、様々な興味深い効果を示すと予測されている。 本稿では、分子による1光と2光の吸収に関する詳細な理論的研究を行い、光の量子的性質をどう扱うかに焦点を当てる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Two-photon absorption (TPA) and other nonlinear interactions of molecules with time-frequency-entangled photon pairs (EPP) has been predicted to display a variety of fascinating effects. Therefore, their potential use in practical quantum-enhanced molecular spectroscopy requires close examination. This paper presents in tutorial style a detailed theoretical study of one- and two-photon absorption by molecules, focusing on how to treat the quantum nature of light. We review some basic quantum optics theory, then we review the density-matrix (Liouville) derivation of molecular optical response, emphasizing how to incorporate quantum states of light into the treatment. For illustration we treat in detail the TPA of photon pairs created by spontaneous parametric down conversion, with an emphasis on how quantum light TPA differs from that with classical light. In particular, we treat the question of how much enhancement of the TPA rate can be achieved using entangled states. The paper includes review of known theoretical methods and results, as well as some extensions, especially the comparison of TPA processes that occur via far-off-resonant intermediate states only and those that involve off-resonant intermediate state by virtue of dephasing processes. A brief discussion of the main challenges facing experimental studies of entangled TPA is also given.
• Abstract（参考訳）: 2光子吸収(tpa)や他の分子と時間周波数エンタングル光子対(epp)との非線形相互作用は、様々な興味深い効果を示すと予測されている。 そのため、実用的な量子化分子分光法での可能性は、綿密な検査を必要とする。 本稿では, 分子による1光および2光子吸収の詳細な理論的研究を行い, 光の量子的性質の扱いについて述べる。 基本量子光学理論を概観し、分子光学応答の密度行列(リウヴィル)の導出を概観し、光の量子状態をどのように治療に組み込むかを強調した。 挿絵では、自然パラメトリックダウン変換によって生成される光子対のTPAを詳細に扱い、量子光のTPAが古典光とどのように異なるかを強調している。 特に, 絡み合った状態を用いて, どの程度のTPA率向上が達成できるかという問題を論じる。 この論文は、既知の理論手法と結果のレビュー、およびいくつかの拡張、特に遠方共振中間状態のみを介して発生するTPAプロセスと非共振中間状態を含むTPAプロセスの比較を含む。 また, 絡み合ったTPAの実験的研究に直面する主な課題についても概説した。

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