論文の概要: Nonlinear optics using intense optical Schr\"odinger "cat" states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.14480v1
- Date: Mon, 26 Jun 2023 07:47:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-27 14:34:31.560038
- Title: Nonlinear optics using intense optical Schr\"odinger "cat" states
- Title（参考訳）: 強光Schr\"odinger"cat"状態を用いた非線形光学
- Authors: Theocharis Lamprou, Javier Rivera-Dean, Philipp Stammer, Maciej
Lewenstein, Paraskevas Tzallas
- Abstract要約: 赤外線スペクトル範囲におけるフェムト秒間光「キャット」状態の生成を示す。
これらの状態は、物質の非線形過程を誘導するのに十分な強度を示す。
この発見は非線形量子光学の領域に「キャット」状態を導入し、量子情報科学のエキサイティングな新しい道を開く。
- 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: Optical Schr\"odinger "cat" states created by superpositions of coherent
light states, correspond to an optical analog of the Schr\"odinger's cat in his
$\textit{Gedankenexperiment}$. These non-classical light states are generated
by means of quantum state engineering methods, and they are considered as one
of the main resources for fundamental tests of quantum theory and the
development of new quantum technologies. However, the power of existing optical
"cat" state sources is limited by their low average photon number, which
prevents their use in nonlinear optics. Here, we demonstrate the generation of
a femtosecond duration optical "cat" state in the infrared spectral range, with
mean photon number orders of magnitude higher than those delivered by current
available sources. These states exhibit intensities sufficient to induce
nonlinear processes in matter. This is shown using the process of second
harmonic generation in an optical crystal, in which the infrared-frequency
photons of an optical "cat" state are up-converted into blue-frequency photons.
We create the light states driving the second harmonic generation process, by
means of conditioning operations applied on the quantum state of an intense
infrared femtosecond laser field after its nonlinear interaction with atoms.
Due to the presence of quantum interference between the coherent states
composing the optical "cat" state, the quantum properties of the state are
imprinted in the measured second-order interferometric autocorrelation traces.
The findings introduce the optical "cat" states into the realm of nonlinear
quantum optics, opening up exciting new paths in quantum information science.
- Abstract（参考訳）: 光schr\"odinger "cat"状態は、コヒーレントな光状態の重ね合わせによって生成され、schr\"odinger's catの光学的類似物に対応している。
これらの非古典的光状態は量子状態工学の手法によって生成され、量子論の基本的なテストと新しい量子技術の発展の主要な資源の1つと考えられている。
しかし、既存の光「キャット」状態源のパワーは、非線形光学において使用できないような低い平均光子数によって制限されている。
ここでは、赤外スペクトル範囲におけるフェムト秒間光学的「キャット」状態の生成について、現在利用可能な光源よりも平均光子数オーダーが桁違いに高いことを示す。
これらの状態は、物質の非線形過程を誘導するのに十分な強度を示す。
これは光結晶における第2高調波発生の過程を用いて示され、光学「キャット」状態の赤外線光子が青色周波数光子にアップコンバートされる。
我々は、原子との非線形相互作用後の赤外線フェムト秒レーザー場の量子状態に適用した条件付け演算を用いて、第2高調波発生過程を駆動する光状態を生成する。
光学的「キャット」状態を構成するコヒーレント状態間の量子干渉の存在により、状態の量子特性は測定された2階干渉法自己相関トレースに印加される。
この発見は、非線形量子光学の領域に光キャット状態を導入し、量子情報科学におけるエキサイティングな新しい経路を開く。
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