論文の概要: Quantum theory of orbital angular momentum in spatiotemporal optical vortices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01054v2
- Date: Sun, 24 Mar 2024 19:02:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-27 01:15:57.649504
- Title: Quantum theory of orbital angular momentum in spatiotemporal optical vortices
- Title（参考訳）: 時空間光渦における軌道角運動量の量子理論
- Authors: Pronoy Das, Sathwik Bharadwaj, Zubin Jacob,
- Abstract要約: STOVは、時空領域における位相特異点を持つ自由空間で伝播する構造化電磁場である。
我々は、任意の傾きを持つSTOVの量子理論を開発し、同軸極限を超えて拡張する。
本研究は, 各種用途における構造光の量子効果の活用に向けた一歩である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Spatiotemporal Optical Vortices (STOVs) are structured electromagnetic fields propagating in free space with phase singularities in the space-time domain. Depending on the tilt of the helical phase front, STOVs can carry both longitudinal and transverse orbital angular momentum (OAM). Although STOVs have gained significant interest in the recent years, the current understanding is limited to the semi-classical picture. Here, we develop a quantum theory for STOVs with an arbitrary tilt, extending beyond the paraxial limit. We demonstrate that quantum STOV states, such as Fock and coherent twisted photon pulses, display non-vanishing longitudinal OAM fluctuations that are absent in conventional monochromatic twisted pulses. We show that these quantum fluctuations exhibit a unique texture, i.e. a spatial distribution which can be used to experimentally isolate these quantum effects. Our findings represent a step towards the exploitation of quantum effects of structured light for various applications such as OAM-based encoding protocols and platforms to explore novel light-matter interaction in 2D material systems.
- Abstract（参考訳）: 時空間光渦(STOVs)は、時空領域における位相特異点を持つ自由空間で伝播する構造電磁場である。
ヘリカルフェイズフロントの傾きによって、STOVは縦方向と横方向の軌道角運動量(OAM)の両方を運ぶことができる。
STOVは近年大きな関心を集めているが、現在の理解は半古典的図形に限られている。
ここでは、任意の傾きを持つSTOVの量子理論を開発し、同軸極限を超えて拡張する。
我々は、フォックやコヒーレントねじれ光子パルスなどの量子STOV状態が、従来の単色ねじれパルスに欠落する非消滅長手OAM変動を示すことを示した。
これらの量子揺らぎは独自のテクスチャ、すなわちこれらの量子効果を実験的に分離するために使用できる空間分布を示す。
本研究は,OAMベースの符号化プロトコルや2次元材料システムにおける新しい光-物質相互作用を探索するプラットフォームなど,構造化光の量子効果の活用に向けた一歩である。
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