論文の概要: Multi-phonon Fock state heralding with single-photon detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.19120v1
- Date: Fri, 26 Jul 2024 22:51:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-30 19:40:49.323110
- Title: Multi-phonon Fock state heralding with single-photon detection
- Title（参考訳）: 単光子検出によるマルチフォノンフォック状態隠蔽
- Authors: Andrew J. Shepherd, Ryan O. Behunin,
- Abstract要約: 単光子検出は、光損失があっても、選択された多重フォノンフォック状態をどのように認識できるかを示す。
また,音素状態の量子トモグラフィーへのアプローチも提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recognized as a potential resource for quantum technologies and a possible testbed for fundamental physics, the control and preparation of nonclassical states of mechanical oscillators has been explored extensively. Within optomechanics, quantum state synthesis can be realized by entangling photonic and phononic degrees of freedom followed by optical detection. Single-photon detection enables one of the most powerful forms of such heralded quantum state preparation, permitting the creation of single phonon states when applied to conventional cavity optomechanical systems. As the complexity of optomechanical systems increases, single-photon detection may provide heralded access to a larger class of exotic quantum states. Here, we examine the quantum dynamics of optomechanical systems that permit forward Brillouin scattering, where a single phonon mode mediates transitions between a collection of equally spaced optical resonances. Solving both the Schrodinger equation and the Lindblad master equation for this system, we find that initial states comprised of single photons or weak laser pulses evolve into complex quantum states where the frequency of single photon states and the phonon occupation number are entangled. Physically, these interactions permit a single photon to scatter to lower frequencies, where phonon excitation occurs for each scattering event. Combining this result with frequency filtering, we show how single-photon detection can herald selected multi-phonon Fock states, even in the presence of optical losses. We also present an approach for quantum tomography of the heralded phonon states.
- Abstract（参考訳）: 量子技術の潜在的な資源として認識され、基礎物理学のためのテストベッドとして、機械振動子の非古典状態の制御と準備が広く研究されている。
光力学において、量子状態合成は光学とフォノン論の自由度を絡ませ、光検出によって実現される。
単一光子検出は、そのような隠蔽された量子状態の最も強力な形の1つを可能にし、従来のキャビティ光学系に適用された場合の単一フォノン状態の生成を可能にする。
光学系の複雑さが増大するにつれて、単一光子検出はより大規模なエキゾチックな量子状態へのアクセスを与える可能性がある。
ここでは,1つのフォノンモードが等間隔光共鳴の集合間の遷移を媒介するブリルアン散乱を前方に許す光学系の量子力学について検討する。
この系に対するシュロディンガー方程式とリンドブラッドマスター方程式の両方を解くと、単一光子または弱いレーザーパルスからなる初期状態が、単一の光子状態とフォノン占有数の周波数が絡み合う複雑な量子状態へと進化する。
物理的には、これらの相互作用によって単一の光子が低い周波数に散乱し、各散乱事象に対してフォノン励起が起こる。
この結果と周波数フィルタリングを組み合わせることで、光損失があっても、単光子検出によって選択された多重フォノンフォック状態が決定できることを示す。
また,音素状態の量子トモグラフィーへのアプローチも提案する。
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