論文の概要: Measurement-Induced Collective Vibrational Quantum Coherence under Spontaneous Raman Scattering in a Liquid

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.00213v3
• Date: Sat, 1 Oct 2022 20:31:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 21:44:09.673936
• Title: Measurement-Induced Collective Vibrational Quantum Coherence under Spontaneous Raman Scattering in a Liquid
• Title（参考訳）: 液体中の自発ラマン散乱による集団振動量子コヒーレンスの測定
• Authors: Valeria Vento and Santiago Tarrago Velez and Anna Pogrebna and Christophe Galland
• Abstract要約: 自発ストークス散乱の後に分子アンサンブルを記述するために量子状態をどのように使うべきかという問題を実験的に解決する。 また,Stokes--anti-Stokes相関が集団振動量子によって媒介される場合,データは再現されることを示す。 その結果, 液体の振動状態におけるコヒーレンス度は, 物質系の本質的な性質ではないことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Spontaneous vibrational Raman scattering is a ubiquitous form of light-matter interaction whose description necessitates quantization of the electromagnetic field. It is usually considered as an incoherent process because the scattered field lacks any predictable phase relationship with the incoming field. When probing an ensemble of molecules, the question therefore arises: What quantum state should be used to describe the molecular ensemble following spontaneous Stokes scattering? We experimentally address this question by measuring time-resolved Stokes--anti-Stokes two-photon coincidences on a molecular liquid consisting of several sub-ensembles with slightly different vibrational frequencies. When spontaneously scattered Stokes photons and subsequent anti-Stokes photons are detected into a single spatiotemporal mode, the observed dynamics is inconsistent with a statistical mixture of individually excited molecules. Instead, we show that the data are reproduced if Stokes--anti-Stokes correlations are mediated by a collective vibrational quantum, i.e. a coherent superposition of all molecules interacting with light. Our results demonstrate that the degree of coherence in the vibrational state of the liquid is not an intrinsic property of the material system, but rather depends on the optical excitation and detection geometry.
• Abstract（参考訳）: 自発振動ラマン散乱は、電磁場の量子化を必要とする光-物質相互作用のユビキタス形式である。 散乱場は入射場との予測可能な位相関係を欠いているため、通常は不整合過程と見なされる。 自然発生ストークス散乱の後、分子のアンサンブルを記述するために、どのような量子状態を使うべきか? 振動周波数が若干異なるいくつかのサブセンブルからなる分子液体上での時間分解ストークス-アンチストークス2光子一致を測定することにより,この問題に実験的に対処した。 自然に散乱したストークス光子とその後の反ストークス光子が1つの時空間モードで検出されると、観察されたダイナミクスは個々の励起分子の統計的混合物と矛盾する。 代わりに、ストークス-反ストークス相関が集合振動量子、すなわち光と相互作用する全ての分子のコヒーレント重ね合わせによって媒介される場合、データは再現されることを示す。 以上の結果から, 液体の振動状態におけるコヒーレンス度は, 物質系の本質的な性質ではなく, 光励起・検出形状に依存することが明らかとなった。

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