論文の概要: Hierarchy of approximations for describing quantum light from high-harmonic generation: A Fermi-Hubbard model study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19533v1
• Date: Fri, 25 Oct 2024 12:59:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-28 13:36:22.097802
• Title: Hierarchy of approximations for describing quantum light from high-harmonic generation: A Fermi-Hubbard model study
• Title（参考訳）: 高調波発生からの量子光を記述するための近似の階層:フェルミ・ハバードモデルによる研究
• Authors: Christian Saugbjerg Lange, Lars Bojer Madsen,
• Abstract要約: フォトニック状態の運動方程式に対する近似の階層を示す。 弱い量子化光物質結合定数と損傷閾値よりかなり低い強度の典型的な実験状況において、生成した量子光の明示的な表現は高調波スペクトルを定量的にキャプチャする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The quantum optical description of high-order harmonic generation where both the electrons of the generating medium and the driving and generated light fields are described quantum mechanically has been of significant interest in the past years. The quantum optical formulation leads to equations of motion for the generated light field in which the quantum optical field couples to the time-dependent current of the electronic medium irrespectively of the specifics of the electronic system being an atom, molecule, or solid. These equations of motion are not solvable for any realistic system and accurate and verified approximations are hence needed. In this work, we present a hierarchy of approximations for the equations of motion for the photonic state. At each level in this hierarchy, we compare it to the previous level justifying the validity using the Fermi-Hubbard model as an example of an electronic system with correlations. This model allows us to perform an accurate simulation of the electron motion of all the required states. We find that for the typical experimental situation of weak quantized-light-matter-coupling constant and at intensities well below the damage threshold, an explicit expression for the generated quantum light, referred to as the Markov-state approximation (MSA), captures the high-harmonic spectrum quantitatively and describes the single-mode quantum properties of the generated light as characterized by the Mandel-Q parameter and the degree of squeezing qualitatively.
• Abstract（参考訳）: 生成媒体の電子と駆動および発生光場の両方が量子力学的に記述される高次高調波発生の量子光学的記述は、過去数年間において大きな関心を集めてきた。 量子光学定式化は、電子系が原子、分子、固体であるかどうかに関わらず、量子光学場が電子媒体の時間依存電流に結合する生成光場に対する運動方程式をもたらす。 これらの運動方程式は現実的なシステムでは解けず、正確で検証された近似が必要である。 本研究では,フォトニック状態の運動方程式に対する近似の階層構造を示す。 この階層内の各レベルにおいて、相関を持つ電子系の例としてフェルミ・ハバードモデルを用いて有効性を正当化する前のレベルと比較する。 このモデルにより、必要な全ての状態の電子運動の正確なシミュレーションを行うことができる。 弱い量子化光-物質結合定数と損傷閾値よりかなり低い強度の典型的な実験状況において、生成した量子光に対する明示的な表現であるマルコフ状態近似(MSA)は、高調波スペクトルを定量的に捉え、生成した光の単一モード量子特性をマンデルQパラメータと定性的に特徴づけられるものとして記述する。

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