論文の概要: Multiphoton Quantum van Cittert-Zernike Theorem
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.07119v4
- Date: Wed, 31 Aug 2022 19:20:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-25 18:54:44.653562
- Title: Multiphoton Quantum van Cittert-Zernike Theorem
- Title（参考訳）: 多光子量子バンシッター・ゼルニケ理論
- Authors: Ashe Miller, Chenglong You, Roberto de J. Le\'on-Montiel, and Omar S.
Maga\~na-Loaiza
- Abstract要約: 我々は, 多光子系の散乱と干渉効果を記述するために, 量子ファンシッター・ツェンニーク定理を導入する。
条件付き測定により、ショットノイズ限界以下の減衰量子統計量を持つ多光子系の全光合成が可能となることを示す。
- 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: Recent progress on quantum state engineering has enabled the preparation of
quantum photonic systems comprising multiple interacting particles.
Interestingly, multiphoton quantum systems can host many complex forms of
interference and scattering processes that are essential to perform operations
that are intractable on classical systems. Unfortunately, the quantum coherence
properties of multiphoton systems degrade upon propagation leading to undesired
quantum-to-classical transitions. Furthermore, the manipulation of multiphoton
quantum systems requires of nonlinear interactions at the few-photon level.
Here, we introduce the quantum van Cittert-Zernike theorem to describe the
scattering and interference effects of propagating multiphoton systems. This
fundamental theorem demonstrates that the quantum statistical fluctuations,
which define the nature of diverse light sources, can be modified upon
propagation in the absence of light-matter interactions. The generality of our
formalism unveils the conditions under which the evolution of multiphoton
systems can lead to surprising classical-to-quantum transitions. Specifically,
we show that the implementation of conditional measurements may enable the
all-optical preparation of multiphoton systems with attenuated quantum
statistics below the shot-noise limit. Remarkably, this effect had not been
discussed before and cannot be explained through the classical theory of
optical coherence. As such, our work opens new paradigms within the established
field of quantum coherence.
- Abstract（参考訳）: 量子状態工学の最近の進歩は、複数の相互作用する粒子からなる量子フォトニクスシステムの構築を可能にした。
興味深いことに、多光子量子系は、古典的系では難解な操作を実行するのに必須の、多くの複雑な干渉および散乱過程をホストすることができる。
残念なことに、多光子の系の量子コヒーレンス特性は伝播によって劣化し、望ましくない量子-古典遷移をもたらす。
さらに、多光子量子系の操作は、非線形相互作用を最小光子レベルで要求する。
ここでは、伝播多光子系の散乱と干渉効果を記述する量子バンシッター・ツェンニーク定理を紹介する。
この基本的な定理は、様々な光源の性質を定義する量子統計ゆらぎが、光と物質の相互作用がなければ伝播によって変化できることを証明している。
我々の形式主義の一般化は、多光子系の進化が驚くべき古典-量子遷移をもたらす条件を明らかにする。
具体的には、条件付き測定の実装により、ショットノイズ限界以下の量子統計量を持つ多光子系の全光合成が可能となることを示す。
驚くべきことに、この効果は以前には議論されておらず、古典的光学コヒーレンス理論では説明できない。
このように、我々の研究は確立された量子コヒーレンス分野の中に新しいパラダイムを開く。
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