論文の概要: Probing many-body correlations using quantum-cascade correlation
spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09047v1
- Date: Sun, 18 Dec 2022 09:51:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 13:21:56.162064
- Title: Probing many-body correlations using quantum-cascade correlation
spectroscopy
- Title（参考訳）: 量子カスケード相関分光法による多体相関の探索
- Authors: Lorenzo Scarpelli, Cyril Elouard, Mattias Johnsson, Martina Morassi,
Aristide Lemaitre, Iacopo Carusotto, Jacqueline Bloch, Sylvain Ravets, Maxime
Richard, Thomas Volz
- Abstract要約: 放射性量子カスケード、すなわちエネルギーレベルのはしごからの光子の連続放出は、量子光学において基本的な重要性である。
ここでは、エキシトンポラリトンを用いて、はしごの個々の遷移が解決されない状態における光子のカスケード放出を探索する。
注目すべきことに、測定された光子-光子相関は、偏光子エネルギーに強い依存を示し、したがって、下層の偏光子相互作用強度に強い依存を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The radiative quantum cascade, i.e. the consecutive emission of photons from
a ladder of energy levels, is of fundamental importance in quantum optics. For
example, the two-photon cascaded emission from calcium atoms was used in
pioneering experiments to test Bell inequalities. In solid-state quantum
optics, the radiative biexciton-exciton cascade has proven useful to generate
entangled-photon pairs. More recently, correlations and entanglement of
microwave photons emitted from a two-photon cascaded process were measured
using superconducting circuits. All these experiments rely on the highly
non-linear nature of the underlying energy ladder, enabling direct excitation
and probing of specific single-photon transitions. Here, we use exciton
polaritons to explore the cascaded emission of photons in the regime where
individual transitions of the ladder are not resolved, a regime that has not
been addressed so far. We excite a polariton quantum cascade by off-resonant
laser excitation and probe the emitted luminescence using a combination of
spectral filtering and correlation spectroscopy. Remarkably, the measured
photon-photon correlations exhibit a strong dependence on the polariton energy,
and therefore on the underlying polaritonic interaction strength, with clear
signatures from two- and three-body Feshbach resonances. Our experiment
establishes photon-cascade correlation spectroscopy as a highly sensitive tool
to provide valuable information about the underlying quantum properties of
novel semiconductor materials and we predict its usefulness in view of studying
many-body quantum phenomena.
- Abstract（参考訳）: 放射性量子カスケード、すなわちエネルギーレベルのはしごからの光子の連続放出は、量子光学において基本的な重要性である。
例えば、カルシウム原子からの2光子カスケード放出はベルの不等式をテストする先駆的な実験に使われた。
固体量子光学では、放射性ビエクシトン-エクシトンカスケードは絡み合った光子対を生成するのに有用であることが証明されている。
近年,2光子カスケードプロセスから放射されるマイクロ波光子の相関と絡み合いを超伝導回路を用いて測定した。
これらの実験は全て、基礎となるエネルギーラグの非常に非線形の性質に依存しており、特定の単光子遷移を直接励起し、探査することができる。
ここでは、エキシトン偏光子を用いて、はしごの個々の遷移が解決されない状態にある光子のカスケード放出を探索する。
オフ共鳴レーザー励起によりポラリトン量子カスケードを励起し、スペクトルフィルタリングと相関スペクトルの組み合わせを用いて発光を観測する。
驚くべきことに、測定された光子-光子相関は、ポラリトンエネルギーに強く依存しており、従って、二体および三体フェシバッハ共鳴の明確な特徴を持つポラリトン相互作用の強さに強く依存している。
我々は,光子カスケード相関分光法を高感度のツールとして確立し,新しい半導体材料の基礎となる量子特性に関する貴重な情報を提供し,多体量子現象の研究における有用性を予測する。
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