論文の概要: A stochastic approach to the quantum noise of a single-emitter nanolaser

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.11815v2
• Date: Wed, 19 Apr 2023 13:24:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 17:21:22.403147
• Title: A stochastic approach to the quantum noise of a single-emitter nanolaser
• Title（参考訳）: 単一エミッタナノレーザーの量子ノイズに対する確率論的アプローチ
• Authors: Matias Bundgaard-Nielsen and Emil Vosmar Denning and Marco Saldutti and Jesper M{\o}rk
• Abstract要約: 単一エミッタナノレーザーの強度量子ノイズを正確に計算することができる。 モデルは完全な量子シミュレーションと比較して検証される。 結果はレーザーにおける量子ノイズの基本的な性質に関する洞察を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: It is shown that the intensity quantum noise of a single-emitter nanolaser can be accurately computed by adopting a stochastic interpretation of the standard rate equation model under the only assumption that the emitter excitation and photon number are stochastic variables with integer values. This extends the validity of rate equations beyond the mean-field limit and avoids using the standard Langevin approach, which is shown to fail for few emitters. The model is validated by comparison to full quantum simulations of the relative intensity noise and second-order intensity correlation function, g(2)({\tau} ). Surprisingly, even when the full quantum model displays vacuum Rabi oscillations, which are not accounted for by rate equations, the intensity quantum noise is correctly predicted by the stochastic approach. Adopting a simple discretization of the emitter and photon populations, thus, goes a long way in describing quantum noise in lasers. Besides providing a versatile and easy-to-use tool for modeling a new generation of nanolasers with many possible applications, these results provide insight into the fundamental nature of quantum noise in lasers.
• Abstract（参考訳）: エミッタ励起と光子数を整数値の確率変数とする唯一の仮定の下で、標準速度方程式モデルの確率的解釈を取り入れることで、単一エミッタナノレーザーの強度量子ノイズを正確に計算できることが示されている。 これは平均場限界を超えたレート方程式の妥当性を拡張し、少数のエミッターで失敗することが示される標準ランゲヴィンアプローチの使用を避ける。 このモデルは、相対強度雑音と二階強度相関関数 g(2)({\tau} )の完全な量子シミュレーションと比較して検証される。 驚くべきことに、全量子モデルが速度方程式に説明されない真空ラビ振動を示す場合でも、強度量子ノイズは確率的アプローチによって正しく予測される。 放射子と光子集団の単純な離散化を採用することで、レーザーの量子ノイズを記述するのに長い道のりが進む。 様々な応用が可能な新しい世代のナノレーザーをモデリングするための汎用的で使いやすいツールを提供するだけでなく、これらの結果はレーザーにおける量子ノイズの基本的な性質についての洞察を提供する。

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