論文の概要: Quantum Commutation Relationship for Photonic Orbital Angular Momentum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.17116v1
- Date: Thu, 30 Mar 2023 03:03:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 14:34:12.220999
- Title: Quantum Commutation Relationship for Photonic Orbital Angular Momentum
- Title（参考訳）: フォトニック軌道角運動量の量子可換関係
- Authors: Shinichi Saito
- Abstract要約: 我々は、光子の軌道角運動量(OAM)が明確に定義された量子自由度を示すことを示した。
結果は、ラゲール・ガウスモードによって特徴づけられるOAMは、明確に定義された量子自由度を示すことを示唆している。
- 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: Orbital Angular Momentum (OAM) of photons are already ubiquitously being used
for numerous applications. However, there is a fundamental question whether
photonic OAM operators satisfy standard quantum mechanical commutation
relationship or not; this also poses a serious concern on the interpretation of
an optical vortex as a fundamental quantum degree of freedom. Here, we examined
canonical angular momentum operators defined in a cylindrical coordinate, and
applied them to Laguerre-Gauss (LG) modes in a graded index (GRIN) fibre. We
confirmed the validity of commutation relationship for the LG modes and found
that ladder operators also work properly with the increment or decrement in
units of the Dirac constant ($\hbar$). With those operators, we calculated the
quantum-mechanical expectation value of the magnitude of angular momentum,
which includes contributions from both intrinsic and extrinsic OAM. The
obtained results suggest that OAM characterised by the LG modes exhibits a
well-defined quantum degree of freedom.
- Abstract（参考訳）: 光子の軌道角運動量(OAM)は、すでに多くのアプリケーションに広く使われている。
しかし、フォトニックoam作用素が標準量子力学的可換関係を満たすかどうかという根本的な疑問があり、これはまた、基本量子自由度としての光学渦の解釈に深刻な懸念を抱いている。
本研究では,円筒座標で定義される正準角運動量作用素を調べ,グレードインデックス(grin)ファイバー内のラゲールゲージ(lg)モードに適用した。
我々はLGモードの通勤関係の有効性を確認し、ラダー作用素がディラック定数(\hbar$)の単位の増分や減算を適切に行うことを発見した。
これらの演算子を用いて、内在的および外在的OAMからの寄与を含む角運動量の大きさの量子力学的期待値を計算した。
以上の結果から,LGモードによって特徴づけられるOAMは,量子自由度が十分に定義されていることが示唆された。
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