論文の概要: Mesoscopic ultrafast nonlinear optics -- The emergence of multimode
quantum non-Gaussian physics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.13775v1
- Date: Thu, 23 Nov 2023 02:20:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-28 00:45:07.003597
- Title: Mesoscopic ultrafast nonlinear optics -- The emergence of multimode
quantum non-Gaussian physics
- Title（参考訳）: メソスコピック超高速非線形光学 --多モード量子非ガウス物理学の出現
- Authors: Ryotatsu Yanagimoto, Edwin Ng, Marc Jankowski, Rajveer Nehra, Timothy
P. McKenna, Tatsuhiro Onodera, Logan G. Wright, Ryan Hamerly, Alireza
Marandi, M. M. Fejer, Hideo Mabuchi
- Abstract要約: 非線形ナノフォトニクスは メソスコピックの 直ぐ上にあります 数百個の光子が 非線形飽和を 引き起こすのに十分です
古典光学や深量子光学とは対照的に、メソスケールは平均場、ガウス、非ガウス量子の特徴の間の動的相互作用によって特徴づけられる。
このレビューは、超高速量子非線形光学における新たなフロンティアをナビゲートする上で、ガイドポストとして機能することを目的としている。
- 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: Over the last few decades, nonlinear optics has become significantly more
nonlinear, traversing nearly a billionfold improvement in energy efficiency,
with ultrafast nonlinear nanophotonics in particular emerging as a frontier for
combining both spatial and temporal engineering. At present, cutting-edge
experiments in nonlinear nanophotonics place us just above the mesoscopic
regime, where a few hundred photons suffice to trigger nonlinear saturation. In
contrast to classical or deep-quantum optics, the mesoscale is characterized by
dynamical interactions between mean-field, Gaussian, and non-Gaussian quantum
features, all within a close hierarchy of scales. When combined with the
inherent multimode complexity of optical fields, such hybrid quantum-classical
dynamics present theoretical, experimental, and engineering challenges to the
contemporary framework of quantum optics. In this review, we highlight the
unique physics that emerges in multimode nonlinear optics at the mesoscale and
outline key principles for exploiting both classical and quantum features to
engineer novel functionalities. We briefly survey the experimental landscape
and draw attention to outstanding technical challenges in materials, dispersion
engineering, and device design for accessing mesoscopic operation. Finally, we
speculate on how these capabilities might usher in some new paradigms in
quantum photonics, from quantum-augmented information processing to
nonclassical-light-driven dynamics and phenomena to all-optical non-Gaussian
measurement and sensing. The physics unlocked at the mesoscale present
significant challenges and opportunities in theory and experiment alike, and
this review is intended to serve as a guidepost as we begin to navigate this
new frontier in ultrafast quantum nonlinear optics.
- Abstract（参考訳）: 過去数十年間、非線形光学は大幅に非線形になり、エネルギー効率は10億倍近く向上し、特に超高速の非線形ナノフォトニクスは空間工学と時間工学の融合のフロンティアとして登場してきた。
現在、非線形ナノフォトニクスにおける最先端の実験は、数百個の光子が非線形飽和を誘発するメソスコピックレジームのすぐ上に位置している。
古典光学や深量子光学とは対照的に、メソスケールは平均場、ガウス的、非ガウス的量子的特徴の間の動的相互作用によって特徴づけられる。
光場の本質的に多重モードの複雑さと組み合わせると、そのようなハイブリッド量子古典力学は現代の量子光学の枠組みに理論的、実験的、および工学的な課題をもたらす。
本稿では、メソスケールにおけるマルチモード非線形光学において現れる特異な物理を取り上げ、古典的特徴と量子的特徴の両方を活用するための鍵となる原理を概説する。
我々は, 材料, 分散工学, およびメゾスコピック操作を行うためのデバイス設計において, 優れた技術的課題に留意する。
最後に、量子情報処理から非古典的光駆動ダイナミクスや現象、全光学的非ゲージ計測やセンシングまで、量子フォトニクスにおけるこれらの能力がどのような新しいパラダイムをもたらすのかを推測する。
メソスケールで解き放たれた物理学は、理論と実験における重要な課題と機会をも示しており、このレビューは、超高速量子非線形光学におけるこの新たなフロンティアをナビゲートする上での指針となることを意図している。
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