論文の概要: The BHL-BCL crossover: from nonlinear to linear quantum amplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05458v1
• Date: Thu, 8 Jun 2023 18:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-12 16:06:07.217233
• Title: The BHL-BCL crossover: from nonlinear to linear quantum amplification
• Title（参考訳）: bhl-bclクロスオーバー:非線形から線形量子増幅へ
• Authors: Juan Ram\'on Mu\~noz de Nova and Fernando Sols
• Abstract要約: ブラックホールレーザー(BHL)効果は、一対の地平線の存在下でのホーキング放射の自己増幅である。 BHL効果は、Bogoliubov-Cherenkov-Landau放射が静摂動によって共鳴的に励起される有限超音速領域で生じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 77.34726150561087
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The black-hole laser (BHL) effect is the self-amplification of Hawking radiation in the presence of a pair of horizons which act as a resonant cavity. Its clear observation still remains a major challenge in the analogue gravity field. In a flowing atomic condensate, the BHL effect arises in a finite supersonic region, where Bogoliubov-Cherenkov-Landau (BCL) radiation is resonantly excited by any static perturbation. Thus, any experimental attempt to produce a BHL will deal with the presence of a BCL background, as already observed in experiments. Here, we perform a theoretical study of the BHL-BCL crossover using an idealized model where both phenomena can be unambiguously isolated. By drawing an analogy with an unstable pendulum, we distinguish three main regimes according to the interplay between quantum fluctuations and classical stimulation: quantum BHL, classical BHL, and BCL. Based on quite general scaling arguments, the nonlinear amplification of quantum fluctuations until saturation is identified as the most robust trait of a quantum BHL. A classical BHL behaves instead as a linear quantum amplifier, where the output is proportional to the input. Finally, the BCL regime also acts as a linear quantum amplifier, but its gain is exponentially smaller as compared to a classical BHL. The results of this work not only are of interest for analogue gravity, where they help to distinguish unambiguously each phenomenon and to design experimental schemes for a clear observation of the BHL effect, but they also open the prospect of finding applications of analogue concepts in quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: ブラックホールレーザー(bhl)効果は、共鳴キャビティとして働く一対の水平線の存在下でのホーキング放射の自己増幅である。 その明確な観察は、アナログ重力場において依然として大きな挑戦である。 流動性原子凝縮体では、BHL効果は、ボゴリューボフ・チェレンコフ・ランダウ(BCL)放射が静摂動によって共鳴的に励起される有限超音速領域で生じる。 したがって、bhlを生成する実験的な試みは、実験で既に見られているように、bclバックグラウンドの存在に対処することになる。 ここでは,両現象をあいまいに分離できる理想モデルを用いて,BHL-BCLクロスオーバーの理論的研究を行う。 不安定な振り子にアナロジーを描くことで、量子揺らぎと古典的刺激の相互作用(量子bhl、古典bhl、bcl)に応じて3つの主要なレジームを区別する。 非常に一般的なスケーリングの議論に基づいて、飽和まで量子揺らぎの非線形増幅は、量子bhlの最も頑健な特性として同定される。 古典的なbhlは代わりに線形量子増幅器として振る舞うが、出力は入力に比例する。 最後に、BCL体制は線形量子増幅器としても機能するが、その利得は古典的なBHLに比べて指数関数的に小さい。 この研究の結果はアナログ重力だけでなく、それぞれの現象を曖昧に区別し、bhl効果を明確に観察するための実験的なスキームを設計するのに役立つだけでなく、量子技術におけるアナログ概念の応用を見出す可能性も開けている。

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