論文の概要: Will a single two-level atom simultaneously scatter two photons?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02547v2
• Date: Thu, 15 Sep 2022 09:24:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 18:19:04.336995
• Title: Will a single two-level atom simultaneously scatter two photons?
• Title（参考訳）: 1つの2レベル原子が同時に2つの光子を散乱するのか?
• Authors: Luke Masters, Xinxin Hu, Martin Cordier, Gabriele Maron, Lucas Pache, Arno Rauschenbeutel, Max Schemmer and J\"urgen Volz
• Abstract要約: 発光体によって散乱された光の中で2つの光子が同時に検出されることはない。 これは一般に、単一の2レベル量子エミッタは単一の光子を吸収し、放出するだけである、という解釈で解釈される。 この結果は、光と物質の間の量子力学的相互作用に関する基本的な洞察を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9785870773347645
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The interaction of light with a single two-level emitter is the most fundamental process in quantum optics, and is key to many quantum applications. As a distinctive feature, two photons are never detected simultaneously in the light scattered by the emitter. This is commonly interpreted by saying that a single two-level quantum emitter can only absorb and emit single photons. However, it has been theoretically proposed that the photon anti-correlations can be thought to arise from quantum interference between two possible two-photon scattering amplitudes, which one refers to as coherent and incoherent. This picture is in stark contrast to the aforementioned one, in that it assumes that the atom even has two different mechanisms at its disposal to scatter two photons at the same time. Here, we validate the interference picture by experimentally verifying the 40-year-old conjecture that, by spectrally rejecting only the coherent component of the fluorescence light of a single two-level atom, the remaining light consists of photon pairs that have been simultaneously scattered by the atom. Our results offer fundamental insights into the quantum-mechanical interaction between light and matter and open up novel approaches for the generation of highly non-classical light fields.
• Abstract（参考訳）: 単一2レベルエミッターと光の相互作用は量子光学における最も基本的なプロセスであり、多くの量子応用にとって鍵となる。 特徴的な特徴として、2つの光子はエミッタによって散乱された光の中で同時には検出されない。 これは一般に、単一の2レベル量子エミッタが単一の光子を吸収して放出することしかできないと解釈される。 しかし、理論的には、光子反相関は2つの可能な2光子散乱振幅の間の量子的干渉から生じると考えられており、1つはコヒーレントで非コヒーレントである。 この図は上記の図とは対照的で、原子は2つの光子を同時に散乱させるために2つの異なるメカニズムを持っていると仮定している。 ここでは, 干渉像を実験的に検証し, 単一2層原子の蛍光光のコヒーレント成分のみを分光的に除去することにより, 残光は同時に散乱した光子対からなるという40年前の予想を検証した。 本研究は,光と物質の間の量子力学的相互作用に関する基礎的知見を提供し,非古典的光場の生成のための新しいアプローチを開拓する。

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