論文の概要: Multimode amplitude squeezing through cascaded nonlinear optical processes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.05201v1
- Date: Wed, 8 May 2024 16:39:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-09 13:55:22.258562
- Title: Multimode amplitude squeezing through cascaded nonlinear optical processes
- Title（参考訳）: カスケード非線形光学プロセスによるマルチモード振幅スクイーズ
- Authors: Sahil Pontula, Yannick Salamin, Charles Roques-Carmes, Marin Soljacic,
- Abstract要約: マルチモード圧縮光は、分光のための周波数コムの圧縮から光コンピューティングにおける信号多重化に至るまで、いくつかの用途に注目されている。
複数の離散周波数モードでブライトスキューズすることで、量子強化分光法や光量子コンピューティングにおける新しい応用を解き放つことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8865372809555165
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multimode squeezed light is enticing for several applications, from squeezed frequency combs for spectroscopy to signal multiplexing in optical computing. To generate squeezing in multiple frequency modes, optical parametric oscillators have been vital in realizing multimode squeezed vacuum states through second-order nonlinear processes. However, most work has focused on generating multimode squeezed vacua and squeezing in mode superpositions (supermodes). Bright squeezing in multiple discrete frequency modes, if realized, could unlock novel applications in quantum-enhanced spectroscopy and optical quantum computing. Here, we show how $Q$ factor engineering of a multimode nonlinear cavity with cascaded three wave mixing processes creates strong, spectrally tunable single mode output amplitude noise squeezing over 10 dB below the shot noise limit. In addition, we demonstrate squeezing for multiple discrete frequency modes above threshold. This bright squeezing arises from enhancement of the (noiseless) nonlinear rate relative to decay rates in the system due to the cascaded generation of photons in a single idler "bath" mode. A natural consequence of the strong nonlinear coupling in our system is the creation of an effective cavity in the synthetic frequency dimension that sustains Bloch oscillations in the modal energy distribution. Bloch mode engineering could provide an opportunity to better control nonlinear energy flow in the synthetic frequency dimension, with exciting applications in quantum random walks and topological photonics. Lastly, we show evidence of long-range correlations in amplitude noise between discrete frequency modes, pointing towards the potential of long-range entanglement in a synthetic frequency dimension.
- Abstract（参考訳）: マルチモード圧縮光は、分光のための周波数コムの圧縮から光コンピューティングにおける信号多重化に至るまで、いくつかの用途に注目されている。
複数の周波数モードでスキューズを生成するために、光パラメトリック発振器は2次非線形過程を通じて多重モード圧縮真空状態を実現するのに不可欠である。
しかしながら、ほとんどの研究は、マルチモード圧縮された真空を生成し、モード重ね合わせ(スーパーモーズ)でスクイーズすることに焦点を当てている。
複数の離散周波数モードでブライトスキューズすることで、量子強化分光法や光量子コンピューティングにおける新しい応用を解き放つことができる。
ここでは、カスケード3波混合プロセスによる多モード非線形キャビティのQ$因子工学が、ショットノイズ限界以下10dB以上の強いスペクトル調整可能な単一モード出力振幅ノイズをいかに生み出すかを示す。
さらに、閾値以上の複数の離散周波数モードのスクイーズを実演する。
この輝きは、単一のアイドラー「バス」モードにおける光子のカスケード生成による系の崩壊率に対する(ノイズのない)非線形速度の増大によって生じる。
我々の系における強い非線形結合の自然な結果は、モーダルエネルギー分布におけるブロッホ振動を持続する合成周波数次元における有効空洞を作ることである。
ブロッホモード工学は、量子ランダムウォークとトポロジカルフォトニクスのエキサイティングな応用により、合成周波数次元における非線形エネルギーフローをよりよく制御する機会を与える。
最後に、離散周波数モード間の振幅雑音における長距離相関の証拠を示し、合成周波数次元における長距離絡みの可能性を示す。
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