論文の概要: Strong broadband intensity noise squeezing from near-infrared to terahertz frequencies in semiconductor lasers with nonlinear dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07300v2
• Date: Tue, 7 May 2024 15:10:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-08 20:42:53.479098
• Title: Strong broadband intensity noise squeezing from near-infrared to terahertz frequencies in semiconductor lasers with nonlinear dissipation
• Title（参考訳）: 非線形散逸を有する半導体レーザにおける近赤外からテラヘルツ周波数の強いブロードバンド強度ノイズ
• Authors: Sahil Pontula, Jamison Sloan, Nicholas Rivera, Marin Soljacic,
• Abstract要約: 励起強度依存性の強い半導体レーザーは、赤外からテラヘルツ波長の強いブロードバンド強度のノイズを補うことができることを示す。 我々のプロトコルは、強い強度のノイズを印加したキャビティ内量子状態を実現し、空洞量子力学実験のための新しいレギュレーションを創り出すことができる。 単一半導体レーザープラットフォームにおける古典的および量子力学的領域におけるこれらの複数の機能の存在は、オンチップの量子光学通信、計算、電磁スペクトルのセンシングの進歩を可能にする可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8865372809555165
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The generation and application of squeezed light have long been central goals of quantum optics, enabling sensing below the standard quantum limit, optical quantum computing platforms, and more. Intensity noise squeezing of bright (coherent) states, in contrast to squeezed vacuum, is relatively underdeveloped. Bright squeezing has been generated directly through nonlinear optical processes or ``quietly pumped'' semiconductor lasers. However, these methods suffer from weak squeezing limits, narrow operating wavelength ranges, and have not been explored at large bandwidths. Here, we show how semiconductor lasers with sharp intensity-dependent dissipation can support highly broadband intensity noise squeezing from infrared (IR) to terahertz (THz) wavelengths, the latter of which has remained unexplored in quantum noise studies. Our protocol realizes strongly ($>10$ dB) intensity noise-squeezed intracavity quantum states, which could create a new regime for cavity quantum electrodynamics experiments, as well as strong output squeezing surpassing gigahertz bandwidths. Furthermore, we show how the same systems also create self-pulsing and bistable mean field behavior, enabling control of light in both the temporal and noise domains. The existence of these multiple functionalities in both the classical and quantum mechanical domains in a single semiconductor laser platform, from IR to THz wavelengths, could enable advances in on-chip quantum optical communication, computing, and sensing across the electromagnetic spectrum.
• Abstract（参考訳）: 圧縮光の生成と応用は、長い間量子光学の中心的な目標であり、標準量子限界以下のセンシングや光量子コンピューティングプラットフォームなどを可能にしてきた。 励起真空とは対照的に、明るい(コヒーレントな)状態の強度雑音は比較的未発達である。 ブライト・スクイーズは、非線形光学プロセスまたは 'quietly pumped'' 半導体レーザーによって直接生成される。 しかし、これらの手法は、弱いスケザリング限界、狭い動作波長範囲に悩まされており、広帯域での探索は行われていない。 ここでは、強い強度依存性の発散を持つ半導体レーザが、赤外線(IR)からテラヘルツ(THz)波長までの高広帯域強度ノイズをいかに支援できるかを示す。 当社のプロトコルは、キャビティ量子力学実験のための新しいレギュレーションと、ギガヘルツ帯域を超える強い出力スクイーズを実現するため、強い強度(10$dB)のキャビティ内量子状態を実現する。 さらに,同じシステムが,時間領域と雑音領域の両方において光の制御を可能にする,自励式およびバイスタブルな平均場挙動も生成することを示す。 IRからTHz波長の単一半導体レーザープラットフォームにおける古典的および量子力学的領域におけるこれらの複数の機能の存在は、オンチップの量子光学通信、計算、電磁スペクトルのセンシングの進歩を可能にする。

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