論文の概要: Simultaneous Quantum Squeezing of Light Polarizations and Atomic Spins
in a Cold Atomic Gas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08547v1
- Date: Wed, 15 Mar 2023 12:02:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-03-16 18:18:03.323224
- Title: Simultaneous Quantum Squeezing of Light Polarizations and Atomic Spins
in a Cold Atomic Gas
- Title（参考訳）: 低温原子ガス中における光偏光と原子スピンの同時量子スクイーズ
- Authors: Jinzhong Zhu, Yue Mu and Guoxiang Huang
- Abstract要約: 本稿では、二重電磁誘導透過(DEIT)による光偏光と原子スピンの同時量子スクイーズを実現する手法を提案する。
我々は、原子とプローブパルスの量子力学を記述するマックスウェル・ハイゼンベルク・ランゲイン方程式から、2つの結合した量子非線形シュル「オーディンガー方程式を導出した。
ここで報告されているコヒーレントプローブパルスのみを用いて光偏光と原子スピンを同時にスクイーズした結果、光と原子アンサンブルの間の量子界面のユニークな性質を明らかにする経路が開かれる。
- 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 present a scheme to realize simultaneous quantum squeezing of light
polarizations and atomic spins via a perturbed double electromagnetically
induced transparency (DEIT) in a cold four-level atomic ensemble coupled with a
probe laser pulse of two polarization components. We derive two coupled quantum
nonlinear Schr\"odinger equations from Maxwell-Heisenberg-Langevin equations
describing the quantum dynamics of the atoms and the probe pulse, and develop a
quantum theory of vector optical soliton (VOS), which have ultraslow
propagation velocity and extremely low generation power. We solve the
non-Hermitian eigenvalue problem describing the quantum fluctuations on the
background of the VOS, and rigorously prove that all fluctuation eigenmodes
(including continuous modes and four zero modes) obtained constitute a
bi-orthonormal and complete set. We find that, due to the giant self- and
cross-Kerr nonlinearities contributed by the perturbed DEIT, a large
polarization squeezing of the probe pulse can be realized. We also find that,
together with the polarization squeezing of the probe pulses, a significant
squeezing of atomic spins also occurs simultaneously. The results of the
simultaneous squeezing of light polarizations and atomic spins by using only a
coherent probe pulse reported here opens a route for uncovering the unique
property of the quantum interface between light and atomic ensembles, and also
for applications in quantum information and precision measurement.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,2つの偏光成分のプローブレーザパルスと結合した寒冷4レベル原子アンサンブルにおいて,摂動二重電磁誘導透過(deit)による光偏光と原子スピンの同時量子スクイージングを実現する。
我々は、原子とプローブパルスの量子力学を記述したマックスウェル・ハイゼンベルク・ランゲイン方程式から2つの結合量子非線形シュリンガー方程式を導出し、超低速伝播速度と極低出力のベクトル光学ソリトン(VOS)の量子理論を開発する。
VOSの背景に量子ゆらぎを記述する非エルミート固有値問題を解くとともに、得られた全てのゆらぎ固有モード(連続モードと4つのゼロモードを含む)が双正則かつ完全集合であることを示す。
摂動ダイトに寄与する巨大自己およびクロスカー非線形性により,プローブパルスの偏光スクイーズが実現可能であることが判明した。
また、プローブパルスの分極スクイージングとともに、原子スピンのかなりのスクイージングが同時に発生することも判明した。
ここで報告されているコヒーレントプローブパルスのみを用いて光偏光と原子スピンを同時にスクイーズした結果、光と原子アンサンブルの間の量子界面のユニークな性質を明らかにする経路が開かれ、量子情報や精密測定にも応用される。
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