論文の概要: Strong laser physics, non-classical light states and quantum information science

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.04692v1
• Date: Thu, 9 Feb 2023 15:20:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-10 15:37:08.565401
• Title: Strong laser physics, non-classical light states and quantum information science
• Title（参考訳）: 強レーザー物理、非古典的光状態および量子情報科学
• Authors: Utso Bhattacharya, Theocharis Lamprou, Andrew S. Maxwell, Andr\'es F. Ord\'o\~nez, Emilio Pisanty, Javier Rivera-Dean, Philipp Stammer, Marcelo F. Ciappina, Maciej Lewenstein, Paraskevas Tzallas
• Abstract要約: 強いレーザー物理学、量子光学、量子情報科学のつながりは近年発展してきた。 我々は、レーザー-マッター相互作用の完全量子化記述の最近の進歩について報告する。 また、強いレーザー場を用いた非古典的な光工学の今後の方向性や、超高速・量子情報科学への応用の可能性についても論じる。
• 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: Strong laser physics is a research direction that relies on the use of high-power lasers and has led to fascinating achievements ranging from relativistic particle acceleration to attosecond science. On the other hand, quantum optics has been built on the use of low photon number sources and has opened the way for groundbreaking discoveries in quantum technology, advancing investigations ranging from fundamental tests of quantum theory to quantum information processing. Despite the tremendous progress, until recently these directions have remained disconnected. This is because, the majority of the interactions in the strong-field limit have been successfully described by semi-classical approximations treating the electromagnetic field classically, as there was no need to include the quantum properties of the field to explain the observations. The link between strong laser physics, quantum optics, and quantum information science has been developed in the recent past. Studies based on fully quantized and conditioning approaches have shown that intense laser--matter interactions can be used for the generation of controllable entangled and non-classical light states. This achievement opens the way for a vast number of investigations stemming from the symbiosis of strong laser physics, quantum optics, and quantum information science. Here, after an introduction to the fundamentals of these research directions, we report on the recent progress in the fully quantized description of intense laser--matter interaction and the methods that have been developed for the generation of non-classical light states and entangled states. Also, we discuss the future directions of non-classical light engineering using strong laser fields, and the potential applications in ultrafast and quantum information science.
• Abstract（参考訳）: 強いレーザー物理学は、高出力レーザーの使用に依存する研究方向であり、相対論的粒子加速からアト秒科学まで、興味深い業績をもたらした。 一方、量子光学は低光子数源の利用に基づいて構築されており、量子技術における発見の基盤となり、量子理論の基礎的なテストから量子情報処理まで研究が進められている。 この大きな進展にもかかわらず、最近までこれらの方向は断たれたままである。 これは、強場極限における相互作用の大部分は、電磁場を古典的に扱う半古典近似によって説明され、観測を説明するために場の量子特性を含める必要はないためである。 強いレーザー物理学、量子光学、量子情報科学のつながりは近年発展してきた。 完全量子化およびコンディショニングアプローチに基づく研究は、強いレーザー-物質相互作用が制御可能な絡み合いおよび非古典的な光状態の生成に利用できることを示した。 この業績は、強いレーザー物理学、量子光学、量子情報科学の共生に由来する膨大な数の研究の道を開く。 本稿では,これらの研究の原理を概説した後,レーザー・物質相互作用の完全定量化と非古典的な光状態と絡み合った状態の生成のために開発された手法の最近の進歩について報告する。 また、強いレーザー場を用いた非古典的な光工学の今後の方向性や、超高速・量子情報科学への応用の可能性についても論じる。

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