論文の概要: Quantum Langevin theory for two coupled phase-conjugated electromagnetic waves

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.11993v1
• Date: Fri, 27 Jan 2023 21:14:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-31 19:50:56.376206
• Title: Quantum Langevin theory for two coupled phase-conjugated electromagnetic waves
• Title（参考訳）: 2つの位相共役電磁波の量子ランゲヴィン理論
• Authors: Yue Jiang, Yefeng Mei, Shengwang Du
• Abstract要約: 2つの位相共役光場の雑音に対する複素値非線形結合係数の影響はこれまでにも疑問視されていない。 量子ランゲヴィン方程式を用いて線形ゲイン・アンド・ロス、複素位相ミスマッチ、複素非線形結合係数の影響を光子対(光子対)生成に応用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.79576738929405
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: While loss-gain-induced Langevin noises have been intensively studied in quantum optics, the effect of a complex-valued nonlinear coupling coefficient on the noises of two coupled phase-conjugated optical fields has never been questioned before. Here, we provide a general macroscopic phenomenological formula of quantum Langevin equations for two coupled phase-conjugated fields with linear loss (gain) and complex nonlinear coupling coefficient. The macroscopic phenomenological formula is obtained from the coupling matrix to preserve the field commutation relations and correlations, which does not require knowing the microscopic details of light-matter interaction and internal atomic structures. To validate this phenomenological formula, we take spontaneous four-wave mixing in a double-$\Lambda$ four-level atomic system as an example to numerically confirm that our macroscopic phenomenological result is consistent with that obtained from the microscopic Heisenberg-Langevin theory. Finally, we apply the quantum Langevin equations to study the effects of linear gain and loss, complex phase mismatching, as well as complex nonlinear coupling coefficient in entangled photon pair (biphoton) generation, particularly to their temporal quantum correlations.
• Abstract（参考訳）: 損失ゲイン誘起ランゲヴィンノイズは量子光学において集中的に研究されているが、2つの位相共役光場のノイズに対する複素数値非線形結合係数の影響はこれまでにも疑問視されていない。 ここでは、線形損失(gain)と複素非線形結合係数を持つ2つの結合相共役場に対する量子ランジュバン方程式の一般マクロ表現論式を提供する。 本発明のマクロスコピック現象学式は,光-物質相互作用の微視的詳細や内部原子構造を知る必要のない,場の交換関係と相関を維持するために結合行列から得られる。 この現象学式を検証するために, 2-$\Lambda$4レベル原子系の自発的な4波混合を例に挙げ,我々のマクロな現象学的結果は,顕微鏡的ハイゼンベルク・ランゲヴィン理論から得られたものと一致していることを数値的に確認する。 最後に、量子ランゲヴィン方程式を適用し、線形利得と損失、複雑な位相ミスマッチ、および絡み合った光子対(双光子)生成における複素非線形結合係数の影響、特に時間量子相関について研究する。

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