論文の概要: Using system-reservoir methods to derive effective field theories for broadband nonlinear quantum optics: a case study on cascaded quadratic nonlinearities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.03597v1
• Date: Mon, 6 Nov 2023 23:00:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-08 17:43:07.514017
• Title: Using system-reservoir methods to derive effective field theories for broadband nonlinear quantum optics: a case study on cascaded quadratic nonlinearities
• Title（参考訳）: 広帯域非線形量子光学における有効場理論の導出にシステム保存法を用いる : カスケード二次非線形のケーススタディ
• Authors: Chris Gustin, Ryotatsu Yanagimoto, Edwin Ng, Tatsuhiro Onodera, Hideo Mabuchi
• Abstract要約: 多数の周波数成分間の非線形相互作用は、複素力学を誘導し、デファイ解析を行う。 我々は,貯水池の自由度を分解し,簡潔な有効モデルを確立するための摂動的枠組みを導入する。 本研究は, 高精度で直感的な還元モデル作成のためのシステム・貯留層法の有用性を強調した。
• 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: In broadband quantum optical systems, nonlinear interactions among a large number of frequency components induce complex dynamics that may defy heuristic analysis. In this work we introduce a perturbative framework for factoring out reservoir degrees of freedom and establishing a concise effective model (effective field theory) for the remaining system. Our approach combines approximate diagonalization of judiciously partitioned subsystems with master equation techniques. We consider cascaded optical $\chi^{(2)}$ (quadratic) nonlinearities as an example and show that the dynamics can be construed (to leading order) as self-phase modulations of dressed fundamental modes plus cross-phase modulations of dressed fundamental and second-harmonic modes. We then formally eliminate the second-harmonic degrees of freedom and identify emergent features of the fundamental wave dynamics, such as two-photon loss channels, and examine conditions for accuracy of the reduced model in dispersive and dissipative parameter regimes. Our results highlight the utility of system-reservoir methods for deriving accurate, intuitive reduced models for complex dynamics in broadband nonlinear quantum photonics.
• Abstract（参考訳）: 広帯域量子光学系では、多数の周波数成分間の非線形相互作用は、ヒューリスティック解析に反する複雑なダイナミクスを引き起こす。 本研究では, 貯水池の自由度を分解し, 残りの系に有効なモデル(有効場理論)を確立するための摂動的枠組みを導入する。 本手法は,分割されたサブシステムの近似対角化とマスター方程式手法を組み合わせたものである。 逐次光学的$\chi^{(2)}$(四次)非線形性の一例として,衣料基本モードの自己相変調と衣料基本モードと第二調和モードのクロス相変調として力学を構成できることを示す。 次に,2光子損失チャネルのような基本波動特性の創発的特徴を,2光子損失チャネルのような2次高調波自由度を正式に排除し,分散的および散逸的パラメータ体系における縮尺モデルの精度について検討する。 本研究は, 広帯域非線形量子フォトニクスにおける複素力学の精度, 直感的な縮退モデルを導出するためのシステム貯留法の有用性を強調した。

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