論文の概要: Creating large Fock states and massively squeezed states in optics using
systems with nonlinear bound states in the continuum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.01514v2
- Date: Thu, 10 Nov 2022 14:11:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-20 16:30:58.828669
- Title: Creating large Fock states and massively squeezed states in optics using
systems with nonlinear bound states in the continuum
- Title（参考訳）: 連続体に非線形境界状態を持つ系を用いた光学系における大きなフォック状態と大圧縮状態の生成
- Authors: Nicholas Rivera, Jamison Sloan, Yannick Salamin, John D. Joannopoulos,
and Marin Soljacic
- Abstract要約: 連続体におけるn-光子束縛状態が自然に制御可能な光子数のフォック状態へと発展することを示す。
非線形ナノフォトニクスシステムにおいて,ここで予測される効果を実験的に実現するためのシステムのいくつかの例を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2847261712867315
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The quantization of the electromagnetic field leads directly to the existence
of quantum mechanical states, called Fock states, with an exact integer number
of photons. Despite these fundamental states being long-understood, and despite
their many potential applications, generating them is largely an open problem.
For example, at optical frequencies, it is challenging to deterministically
generate Fock states of order two and beyond. Here, we predict the existence of
a new effect in nonlinear optics, which enables the deterministic generation of
large Fock states at arbitrary frequencies. The effect, which we call an
n-photon bound state in the continuum, is one in which a photonic resonance
(such as a cavity mode) becomes lossless when a precise number of photons n is
inside the resonance. Based on analytical theory and numerical simulations, we
show that these bound states enable a remarkable phenomenon in which a coherent
state of light, when injected into a system supporting this bound state, can
spontaneously evolve into a Fock state of a controllable photon number. This
effect is also directly applicable for creating (highly) squeezed states of
light, whose photon number fluctuations are (far) below the value expected from
classical physics (i.e., shot noise). We suggest several examples of systems to
experimentally realize the effects predicted here in nonlinear nanophotonic
systems, showing examples of generating both optical Fock states with large n
(n > 10), as well as more macroscopic photonic states with very large
squeezing, with over 90% less noise (10 dB) than the classical value associated
with shot noise.
- Abstract（参考訳）: 電磁場の量子化は、フォック状態(Fock state)と呼ばれる、正確な整数数の光子を持つ量子力学的状態の存在に直接繋がる。
これらの基本的な状態は長い間理解されており、多くの潜在的な応用にもかかわらず、それらを生成することは概してオープンな問題である。
例えば、光周波数では、2次以上のフォック状態を決定論的に生成することは困難である。
本稿では,非線形光学における新しい効果の存在を予測し,任意の周波数における大きなフォック状態の決定論的生成を可能にする。
連続体におけるn-光子束縛状態(n-光子束縛状態)と呼ばれるこの効果は、光子nの正確な数が共鳴の内側にある場合、光子共鳴(キャビティモードなど)が失われる。
解析理論と数値シミュレーションに基づいて、これらの境界状態は、光のコヒーレントな状態が、この境界状態を支持する系に注入されると、制御可能な光子数のフォック状態に自然に進化する現象を可能にすることを示す。
この効果は、古典物理学(すなわちショットノイズ)から期待される値よりも光子数のゆらぎが(遠く)低い光を(非常に)絞った状態を作り出すためにも直接適用できる。
非線形ナノフォトニクスシステムにおいて予測された効果を実験的に実現するためのシステムの例をいくつか提案し、大きな n (n > 10) の光フォック状態と、非常に大きなスクイージングを持つよりマクロなフォトニック状態を生成する例を示し、ショットノイズに関連する古典的な値よりも90%少ないノイズ(10dB)を持つ。
関連論文リスト
- The Hong-Ou-Mandel effect is really odd [0.0]
ホン・ウー・マンデル干渉効果は、フォトニクスを用いた現在の量子情報処理の主要な要素である。
この研究は光の非古典性の重要性、特に光子量子の離散性に起因する干渉効果を強調している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-15T17:21:34Z) - Deterministic quantum state generators and stabilizers from nonlinear
photonic filter cavities [2.920427565549217]
我々は、光の重要な量子状態を決定論的に生成し、安定化するための特に単純な概念を提示する。
周波数依存性の外部結合を持つ非線形共振器や非線形導波路のチェーンを考慮すれば、密度行列の光子数成分の周期的なラグを除いて「フィルタリング」できることを示す。
このようなフィルターの空洞では、グラウバーコヒーレント状態は決定論的に所望の順序でシュロディンガー猫状態へと進化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-12T16:02:05Z) - Quantum vortices of strongly interacting photons [52.131490211964014]
渦は非線形物理学における非自明なダイナミクスの目印である。
量子非線形光学媒体における強い光子-光子相互作用による量子渦の実現について報告する。
3つの光子に対して、渦線と中心渦輪の形成は真の3光子相互作用を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-12T18:11:04Z) - Probing and harnessing photonic Fermi arc surface states using
light-matter interactions [62.997667081978825]
系の境界に結合した1つ以上のエミッタの自然崩壊を研究することにより、フェルミ弧の撮影方法を示す。
我々はフェルミの弧面状態がロバストな量子リンクとして振る舞うことを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-17T13:17:55Z) - Deterministic Free-Propagating Photonic Qubits with Negative Wigner
Functions [0.0]
古典的および量子通信においてユビキタスなコヒーレントな状態、量子センシングで使用される圧縮された状態、そして量子コンピューティングの文脈で研究される高絡み合った状態も決定論的に生成することができる。
光の非ガウスウィグナー負の状態の完全な決定論的な最初の準備について記述し、カヴドベリ超原子の内部状態を光学量子ビットにマッピングすることによって得られる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-05T16:37:42Z) - Formation of robust bound states of interacting microwave photons [148.37607455646454]
相互作用系の目印の1つは、多粒子境界状態の形成である。
我々は,スピン-1/2 XXZモデルの周期量子回路を実装した高忠実度パラメータ化可能なfSimゲートを開発した。
マイクロ波光子を隣接量子ビット上に配置することにより、これらの励起の伝播を研究し、最大5個の光子の結合特性を観察する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-10T17:52:29Z) - Dark Exciton Giant Rabi Oscillations with no External Magnetic Field [0.0]
本研究では,半導体量子ドットを駆動レーザで励起し,音響キャビティに結合するシステムについて検討した。
この種のシステムは興味深いマルチフォノン現象をもたらすことが証明されているが、量子ドットの記述は2レベルシステムに限定されている。
まず、通常の外部磁場を使わずに、暗黒状態の励起を量子ドットに生成できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-07T13:27:18Z) - Complete condensation of photon noise in nonlinear dissipative systems [2.67771536773764]
フォック状態はボゾン場の最も基本的な量子状態である。
しかし、フォック状態は生成するのが非常に難しいことで知られている。
本稿では, 散逸の相互作用とKerr非線形性から生じる非線形ボソンの物理における新しい効果を紹介する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-04T18:32:34Z) - Bose-Einstein condensate soliton qubit states for metrological
applications [58.720142291102135]
2つのソリトン量子ビット状態を持つ新しい量子メトロジー応用を提案する。
位相空間解析は、人口不均衡-位相差変数の観点からも、マクロ的な量子自己トラッピング状態を示すために行われる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-26T09:05:06Z) - A bright and fast source of coherent single photons [46.25143811066789]
単一光子源はデバイス非依存の量子通信において重要な技術である。
特に高効率な単一光子源について報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-24T17:08:46Z) - Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with
photons [101.18253437732933]
位相量子相は現代物理学の多くの概念の根底にある。
ここでは、トポロジカルエッジ状態、スペクトルランダウレベル、ホフスタッターバタフライを持つ量子ホール相が、単純な量子系に出現することを明らかにする。
このようなシステムでは、古典的なディックモデルによって記述されている光に結合した2レベル原子(量子ビット)の配列が、最近、低温原子と超伝導量子ビットによる実験で実現されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-18T14:56:39Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。