論文の概要: Driven-dissipative phases and dynamics in non-Markovian nonlinear
photonics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.09863v1
- Date: Mon, 18 Sep 2023 15:24:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-19 12:41:09.987472
- Title: Driven-dissipative phases and dynamics in non-Markovian nonlinear
photonics
- Title（参考訳）: 非マルコフ非線形フォトニクスにおける駆動散逸相とダイナミクス
- Authors: Jamison Sloan, Nicholas Rivera, Marin Solja\v{c}i\'c
- Abstract要約: 本稿では,非線形空洞が外界との非マルコフ結合を経験する,駆動散逸系のクラスを紹介する。
古典的な状況下では、これらの非マルコフ空洞は非線形効果の閾値が極端に低いことが示される。
量子状態において、これらのシステムは、最先端のプラットフォームに実装されると、強い圧縮された空洞状態を生成することができるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3857109879977383
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Interactions between photons (nonlinearities) enable a powerful form of
control over the state of light. This control has enabled technologies such as
light sources at new wavelengths, ultra-short optical pulses, frequency-comb
metrology systems, even quantum light sources. Common to a wide variety of
nonlinear optical technologies is an equilibrium between an energy source, such
as an external laser, and dissipation, such as radiation loss or absorption. In
the vast majority of these systems, the coupling between the system and the
outside world (which leads to loss) is well-described as ``Markovian,'' meaning
that the outside world has no memory of its past state. In this work, we
introduce a class of driven-dissipative systems in which a nonlinear cavity
experiences non-Markovian coupling to the outside world. In the classical
regime, we show that these non-Markovian cavities can have extremely low
thresholds for nonlinear effects, as well as self-pulsing instabilities at THz
rates, and rich phase diagrams with alternating regions of stability and
instability. In the quantum regime, we show how these system, when implemented
on state-of-the-art platforms, can enable generation of strongly squeezed
cavity states with intensity fluctuations that can be more than 15 dB below the
classical limit, in contrast to the Markovian driven-dissipative cavity, in
which the limit is 3 dB. In the regime of few-photon nonlinearity, such
non-Markovian cavities can enable a deterministic protocol to generate Fock
states of high order, which are long-desired, but still elusive at optical
frequencies. We expect that exploiting non-Markovian couplings in nonlinear
optics should in the future lead to even richer possibilities than those
discussed here for both classical and quantum light manipulations.
- Abstract（参考訳）: 光子間の相互作用(非線形性)は光の状態の強力な制御を可能にする。
この制御により、新しい波長の光源、超短光パルス、周波数コム気象システム、量子光源などの技術が実現された。
様々な非線形光学技術に共通しているのは、外部レーザーのようなエネルギー源と放射損失や吸収といった散逸との間の平衡である。
これらのシステムの大部分では、システムと外部との結合(損失につながる)は ‘`markovian'' とよく説明されており、外部の世界は過去の状態を記憶していない。
本研究では,非線形空洞が外界との非マルコフ結合を経験する,駆動散逸系のクラスを紹介する。
古典的体制では、これらの非マルコフ系キャビティは非線形効果の閾値が極端に低く、THz速度での自己推進不安定性や、安定性と不安定性の交互に変化する豊かな位相図が示される。
量子状態において、これらの系が、最先端のプラットフォームに実装されると、制限が3dBであるマルコフ駆動散逸性空洞とは対照的に、古典的限界より15dB以上低い強度の揺らぎを持つ強い圧縮された空洞状態を生成することができることを示す。
数光子非線形性の体制において、このような非マルコフのキャビティは、長い望ましくないが光学周波数で解き放たれる高次フォック状態を生成する決定論的プロトコルを可能にする。
非線形光学における非マルコフ結合の活用は、将来的には古典的および量子的な光の操作において議論されたものよりもさらに豊かな可能性をもたらすだろうと期待している。
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