論文の概要: Quantum interference in the resonance fluorescence of a $J=1/2$-$J'=1/2$
atomic system: Quantum beats, nonclassicality, and non-Gaussianity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.03061v2
- Date: Wed, 17 Jan 2024 23:35:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-19 21:10:35.111997
- Title: Quantum interference in the resonance fluorescence of a $J=1/2$-$J'=1/2$
atomic system: Quantum beats, nonclassicality, and non-Gaussianity
- Title（参考訳）: J=1/2$-$J'=1/2$原子系の共鳴蛍光における量子干渉:量子ビート、非古典性、非ガウス性
- Authors: H. M. Castro-Beltr\'an, O. de los Santos-S\'anchez, L. Guti\'errez,
and A. D. Alcantar-Vidal
- Abstract要約: 単色レーザー場によって駆動される単一原子または系の共鳴蛍光の理論的に量子統計学的およびスペクトル的性質について検討する。
強いレーザーと大きなゼーマン分割の場合、ビートの平均と変調周波数は平均と差によって与えられる。
小さなレーザーとゼーマンデチューニングでは、弱い中程度のレーザー磁場が系を部分的に基底状態の1つに励起し、2つの時間相関で緩やかに崩壊し、二次スペクトルでは狭いピークを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study theoretically quantum statistical and spectral properties of the
resonance fluorescence of a single atom or system with angular momentum $J=1/2
- J'=1/2$ driven by a monochromatic linearly polarized laser field, due to
quantum interference among its two antiparallel, $\pi$ transitions. A magnetic
field parallel to the laser polarization is applied to break the degeneracy
(Zeeman effect). In the nondegenerate case, the $\pi$ transitions evolve at
different generalized Rabi frequencies, producing quantum beats in the
intensity and the dipole-dipole, intensity-intensity, and quadrature-intensity
correlations. For a strong laser and large Zeeman splitting the beats have mean
and modulation frequencies given by the average and difference, respectively,
of the Rabi frequencies, unlike thebeats studied in many spectroscopic systems,
characterized by a modulated exponential-like decay. Further, the Rabi
frequencies are those of the pairs of sidebands of the Mollow-like spectrum of
the system. In the two-time correlations, the cross contributions, i.e., those
with products of probability amplitudes of the two $\pi$ transitions, have a
lesser role than those from the interference of the probability densities. In
contrast, there are no cross terms in the total intensity. We also consider
nonclassical and non-Gaussian properties of the phase-dependent fluorescence
for the cases of weak to moderate excitation and in the regime of beats. The
fluorescence in the beats regime is nonclassical, mainly from third-order
dipole fluctuations, which reveal them to be also strongly non-Gaussian, and
their quadrature spectra show complex features around the Rabi frequencies. For
small laser and Zeeman detunings, a weak to moderate laser field pumps the
system partially to one of the ground states, showing slow decay in the two
time correlations and a narrow peak in the quadrature spectra.
- Abstract（参考訳）: 単色線形偏光レーザー場によって駆動される角運動量$J=1/2 - J'=1/2$の単一原子または系の共鳴蛍光の量子統計学的およびスペクトル的性質について検討した。
レーザー偏光に平行な磁場を印加して縮退(ゼーマン効果)を破る。
非退化の場合、$\pi$遷移は異なる一般化されたRabi周波数で進化し、強度と双極子-双極子、強度-強度、および二次強度相関の量子ビートを生成する。
強いレーザーと大きなゼーマン分割の場合、ビートの平均と変調周波数はそれぞれrabi周波数の平均と差で与えられるが、多くの分光システムで研究されているビートとは異なり、指数関数的な減衰が特徴である。
さらに、rabi周波数は、系のモロー様スペクトルの1対のサイドバンドの周波数である。
2回の相関では、2つの$\pi$遷移の確率振幅の積を持つクロスコントリビューションは、確率密度の干渉によるものよりも小さい役割を持つ。
対照的に、全強度には交差項は存在しない。
また, 位相依存性蛍光の非古典的および非ガウス的特性を, 弱励起と中等励起の場合にも考慮した。
ビーツ系における蛍光は非古典的であり、主に第3次双極子揺らぎが強く非ガウス性であることを示し、それらの二次スペクトルはラビ周波数の周りの複雑な特徴を示す。
小さなレーザーとゼーマンのデチューンでは、弱から中程度のレーザー場がシステムの一部を基底状態の1つに励起し、2つの時間相関の緩やかな減衰と2次スペクトルの狭いピークを示す。
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