論文の概要: Bridging classical and quantum approaches in optical polarimetry: Predicting polarization-entangled photon behavior in scattering environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.06134v1
- Date: Sat, 09 Nov 2024 10:17:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-12 14:07:56.875563
- Title: Bridging classical and quantum approaches in optical polarimetry: Predicting polarization-entangled photon behavior in scattering environments
- Title（参考訳）: 光偏光法における古典的および量子的手法のブリッジング:散乱環境における偏光-絡み合った光子挙動の予測
- Authors: Vira R. Besaga, Ivan V. Lopushenko, Oleksii Sieryi, Alexander Bykov, Frank Setzpfandt, Igor Meglinski,
- Abstract要約: 我々は、生体組織の潜在的な診断ツールとして、量子ベースの光偏光法を探求する。
散乱媒体における偏光-絡み合った光子挙動を理解するための理論的および実験的枠組みを開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.89950360824034
- License:
- Abstract: We explore quantum-based optical polarimetry as a potential diagnostic tool for biological tissues by developing a theoretical and experimental framework to understand polarization-entangled photon behavior in scattering media. We investigate the mathematical relationship between Wolf's coherency matrix in classical optics and the density matrix formalism of quantum mechanics which allows for the extension of classical Monte Carlo method to quantum states. The developed generalized Monte Carlo approach uniquely integrates the Bethe-Salpeter equation for classical scattering, the Jones vector formalism for polarization, and the density matrix approach for quantum state representation. Therefore, this unified framework can model both classical and quantum polarization states, handle multi-photon states, and account for varying degrees of entanglement. Additionally, it facilitates the prediction of quantum state evolution in scattering media based on classical optical principles. The validity of the computational model is experimentally confirmed through high-fidelity agreement between predicted and measured quantum state evolution in tissue-mimicking phantoms. This work bridges the gap between classical and quantum optical polarimetry by developing and validating a comprehensive theoretical framework that unifies these traditionally distinct domains, paving the way for future quantum-enhanced diagnostics of tissues and other turbid environments.
- Abstract（参考訳）: 散乱媒質中における偏光-束縛光子挙動を理解するための理論的および実験的枠組みを開発することにより、生体組織の潜在的な診断ツールとして量子ベースの光偏光法を探求する。
古典光学におけるウルフのコヒーレンシー行列と、古典モンテカルロ法の量子状態への拡張を可能にする量子力学の密度行列形式との関係について検討する。
展開された一般化モンテカルロのアプローチは、古典散乱のためのベーテ・サルペータ方程式、偏光のためのジョーンズベクトル形式主義、量子状態表現のための密度行列アプローチを独自に統合する。
したがって、この統合されたフレームワークは古典的偏光状態と量子的偏光状態の両方をモデル化し、多光子状態を扱うことができ、様々なエンタングルメントの程度を説明できる。
さらに、古典光学原理に基づく散乱媒体における量子状態の進化の予測を容易にする。
計算モデルの妥当性は,組織模倣ファントムにおける予測量子状態の進化と測定量子状態の進化の高精度な一致によって実験的に検証される。
この研究は、伝統的に異なる領域を統一する包括的な理論的枠組みを開発し検証することで、古典的な光学偏光法と量子光学分極法のギャップを埋める。
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