論文の概要: A Tensor Product Space for Studying the Interaction of Bipartite States of Light with Nanostructures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18498v1
- Date: Mon, 29 Apr 2024 08:34:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-30 14:27:01.316689
- Title: A Tensor Product Space for Studying the Interaction of Bipartite States of Light with Nanostructures
- Title（参考訳）: 光の2部状態とナノ構造との相互作用を研究するためのテンソル生成物空間
- Authors: Lukas Freter, Benedikt Zerulla, Marjan Krstić, Christof Holzer, Carsten Rockstuhl, Ivan Fernandez-Corbaton,
- Abstract要約: 物質構造と光の分岐状態の相互作用を研究するための理論的枠組みを開発する。
回転および/またはミラー対称性を持つ物体における二階非線形過程の選択規則を導出する。
フレームワークにおける非線形効果の計算を調節する可能性について論じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Pairs of entangled photons are important for applications in quantum nanophotonics, where their theoretical description must accommodate their bipartite character. Such character is shared at the other end of the intensity range by, for example, the two degenerate instances of the pump field involved in second-harmonic generation. Describing the interaction of nanophotonic structures with bipartite states of light is, regardless of their intensity, a challenge with important technological applications. Here, we develop a theoretical framework for studying the interaction of material structures with bipartite states of light. The basic element is the symmetrized tensor product space of two copies of an electromagnetic Hilbert space. One of the benefits inherited from the single Hilbert space is that consequences of material symmetries are readily deduced. We derive selection rules for second-order non-linear processes in objects with rotational and/or mirror symmetries. We numerically verify several selection rules by combining quantum-chemical calculations with a Maxwell solver to simulate second-harmonic generation in two different MoS$_2$ clusters. The computationally convenient scattering matrix method is also extended to the tensor product space when the response of the object to one part of the state is independent of the other. For such a case, we obtain the relation between the scattering matrix in the single Hilbert space and the scattering matrix for bipartite states. Such a separable case is relevant for the entanglement evolution of biphoton states interacting with nanostructures. We discuss some possibilities for accommodating the computations of non-linear effects in the framework, for example, through a non-separable scattering operator, where the response of the object to one part of the state depends on the other part.
- Abstract（参考訳）: 絡み合った光子のペアは、量子ナノフォトニクスの応用において重要である。
このようなキャラクタは、例えば、第2高調波発生に関わるポンプ場の2つの退化したインスタンスによって、強度範囲の反対側で共有される。
光のバイパルタイト状態とナノフォトニック構造の相互作用を記述することは、その強度に関わらず、重要な技術応用への挑戦である。
本稿では,物質構造と光の分岐状態の相互作用を研究するための理論的枠組みを開発する。
基本的な要素は、電磁ヒルベルト空間の2つのコピーからなる対称性付きテンソル積空間である。
単一のヒルベルト空間から受け継がれた利点の1つは、物質対称性の結果が容易に導出できることである。
回転および/またはミラー対称性を持つ物体における二階非線形過程の選択規則を導出する。
量子化学計算をMaxwellソルバと組み合わせて、2つの異なるMoS$_2$クラスタで第2高調波発生をシミュレートすることで、いくつかの選択規則を数値的に検証する。
計算に便利な散乱行列法は、ある状態への物体の応答が他方とは独立であるときに、テンソル積空間に拡張される。
そのような場合、単一ヒルベルト空間の散乱行列と二部状態の散乱行列の関係を得る。
このような分離可能なケースは、ナノ構造と相互作用する二光子状態の絡み合い進化に関係している。
我々は、例えば、ある状態へのオブジェクトの応答が他の部分に依存する非分離散乱演算子を通して、フレームワーク内の非線形効果の計算を調節する可能性について議論する。
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