論文の概要: Imaging-based Quantum Optomechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.07060v1
• Date: Tue, 9 Jul 2024 17:31:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-10 17:07:48.255545
• Title: Imaging-based Quantum Optomechanics
• Title（参考訳）: イメージングに基づく量子光学
• Authors: Christian M. Pluchar, Wenhua He, Jack Manley, Nicolas Deshler, Saikat Guha, Dalziel J. Wilson,
• Abstract要約: アクティブイメージングプロトコルでは、ランドスケープに関する情報が散乱光子の空間モードに符号化される。 この環境でのバックアクションは、単一モード光力学では観測できない空間光子ショットノイズによって生じる。 高額なQ$ナノメカニクスと合わせて、量子イメージングと光力学のインターフェースにおける新たな機会が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6025438902954768
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In active imaging protocols, information about a landscape is encoded into the spatial mode of a scattered photon. A common assumption is that the landscape is rigid; however, in principle it can be altered by radiation pressure, a concept that has found fruitful application in the field of quantum optomechanics. Here we explore active imaging of a mechanical resonator with an eye to generalizing the concept of radiation pressure backaction to spatially multimode light. As a thought experiment, we consider imaging the flexural modes of a membrane by sorting the spatial modes of a laser reflected from its surface. We show that backaction in this setting arises from spatial photon shot noise, an effect that cannot be observed in single-mode optomechanics. We also derive the imprecision-backaction product for coherent illumination in the limit of purely spatial backaction, revealing it to be equivalent to the standard quantum limit for purely dispersive, single-mode optomechanical coupling. Finally, we show that optomechanical correlations due to spatial backaction can give rise to two-mode entangled light. In conjunction with high-$Q$ nanomechanics, our findings point to new opportunities at the interface of quantum imaging and optomechanics, including sensors and networks enhanced by spatial mode entanglement.
• Abstract（参考訳）: アクティブイメージングプロトコルでは、ランドスケープに関する情報が散乱光子の空間モードに符号化される。 一般的な仮定は、風景は硬いというものであるが、原理的には、量子光学の分野で実りある応用を見出した概念である放射圧によって変化することができる。 ここでは、空間多重光に対する放射圧バックアクションの概念を一般化するための、眼による機械共振器のアクティブイメージングについて検討する。 本研究では, 膜面から反射するレーザの空間モードをソートすることで, 膜の曲げモードを画像化することを検討する。 この環境でのバックアクションは、単一モード光力学では観測できない空間光子ショットノイズによって生じる。 また、純粋に空間的バックアクションの極限におけるコヒーレント照明に対するインプレクション・バックアクション積を導出し、純粋に分散された単一モードの光学的カップリングに対する標準量子限界と同値であることを示した。 最後に,空間的バックアクションによる光学的相関が2モードの絡み合った光を生じさせることを示す。 高価格のナノメカニクスとともに、我々の研究結果は、空間モードの絡み合いによって強化されたセンサやネットワークを含む量子イメージングと光力学のインターフェースにおける新たな機会を示唆している。

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