論文の概要: Quantum theory of cross-correlation heterodyne detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.05141v1
- Date: Mon, 12 Sep 2022 10:50:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-26 22:20:28.799037
- Title: Quantum theory of cross-correlation heterodyne detection
- Title（参考訳）: 相互相関ヘテロダイン検出の量子理論
- Authors: Sheng Feng and Kaikai Wu
- Abstract要約: クロス相関ヘテロダイン検出器は、ショットノイズの下にある検出量子ノイズの抑制の可能性を示す。
我々は,クロス相関ヘテロダイン検出器の雑音特性を記述する量子理論を開発した。
この研究は、宇宙ベースの重力波探索や、他の様々な科学研究活動に有用であると考えられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.958827111645536
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cross-correlation heterodyne detectors exhibit the potential for suppression
of the detection quantum noise below shot noise without use of optical
squeezing for capturing weak optical signals in low frequency bands. To
understand the underlying mechanism, we develop a quantum theory to describe
the noise performance of cross-correlation heterodyne detectors. By calculating
the cross spectral density (CSD) of the photocurrent fluctuations from a
cross-correlation heterodyne detector, we prove that its noise performance can
break the shot noise limit and exceed that of a regular heterodyne detector for
detection of coherent light. When the detected light signal is in a squeezed
state, we show that the corresponding CSD value is negative and discuss how a
negative CSD may be explored to improve the output signal-to-noise ratio of the
detector contaminated by classical noises through tuning the parameter of the
degree of squeezing. This work may find itself useful in space-based
gravitational wave searching and a variety of other scientific research
activities, such as observation of vacuum magnetic birefringence and
telecommunications.
- Abstract（参考訳）: クロス相関ヘテロダイン検出器は、低周波帯の弱い光信号を捉えるために光スクイージングを使わずに、ショットノイズ以下の検出量子ノイズを抑制する可能性を示す。
このメカニズムを理解するために,クロス相関ヘテロダイン検出器の雑音特性を記述する量子理論を開発した。
クロス相関ヘテロダイン検出器からの光電流変動のクロススペクトル密度(CSD)を計算することにより、そのノイズ性能がショットノイズ限界を破り、通常のヘテロダイン検出器を超え、コヒーレント光を検出することができることを示す。
検出された光信号が圧縮状態にある場合、対応するCSD値が負であることが示され、古典的な雑音で汚染された検出器の出力信号-雑音比を改善するために、スクイーズ度パラメータを調整して、負のCSDを探索する方法が議論される。
この研究は、宇宙ベースの重力波探索や、真空磁気複屈折の観測や電気通信など、様々な科学的研究活動に有用であると考えられる。
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