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/2404.18498v2
- Date: Wed, 06 Nov 2024 07:04:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-08 03:29:36.037365
- 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および計算的枠組みを開発する。
非分離作用素は、非線形効果を完全に統合するための適切な対象として特定される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- 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. The description and numerical simulation of the interaction of nanophotonic structures with bipartite states of light is challenging regardless of their intensity, and has important technological applications. To address such a challenge, we develop here a theoretical and computational framework for studying the interaction of material structures with bipartite states of light. The theory of the framework rests on the symmetrized tensor product space of two copies of an electromagnetic Hilbert space. For the computational side, the convenient T-matrix method is extended to the tensor product space. When the response of the object to one part of the state is independent of the other part, the T-matrix for bipartite states is a simple function of the typical T-matrix of the single Hilbert space. Such separable material response is relevant, for example, in the interaction of entangled biphoton states with nanostructures. Non-separable operators are identified as the adequate objects to fully integrate non-linear effects such as sum frequency generation or parametric down-conversion. As an example of application, we derive selection rules for second-order non-linear processes in objects with rotational and/or mirror symmetries, and verify them numerically in two different MoS$_2$ clusters.
- 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。
光の双極子状態とナノフォトニック構造との相互作用の説明と数値シミュレーションは、その強度に関係なく困難であり、重要な技術応用がある。
このような課題に対処するために、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および計算的な枠組みを開発する。
このフレームワークの理論は、電磁ヒルベルト空間の2つのコピーの対称化されたテンソル積空間に基づいている。
計算側では、便利なT行列法がテンソル積空間に拡張される。
状態のある部分に対する対象の反応が他の部分から独立であるとき、二部状態のT行列は単一のヒルベルト空間の典型的なT行列の単純な関数である。
このような分離可能な物質反応は、例えば、絡み合った二光子状態とナノ構造との相互作用において重要である。
非分離作用素は、和周波数生成やパラメトリックダウンコンバージョンのような非線形効果を完全に統合するための適切な対象として特定される。
応用例として、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し、2つの異なるMoS$_2$クラスタで数値的に検証する。
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