論文の概要: Ultrafast quantum light uncertainty dynamics in real time

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.08881v2
• Date: Wed, 26 Feb 2025 19:49:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-28 15:15:46.319063
• Title: Ultrafast quantum light uncertainty dynamics in real time
• Title（参考訳）: 超高速量子光不確実性ダイナミクス
• Authors: Mohamed Sennary, Javier Rivera-Dean, Mohamed ElKabbash, Vladimir Pervak, Maciej Lewenstein, Mohammed Th. Hassan,
• Abstract要約: 量子光学を超高速状態に拡張し、量子不確実性は静的な制約ではないという直接的な実験的な証拠を提供する。 振幅不確かさの時間的ダイナミクスを観察し、量子不確かさが制御可能で調整可能な物理量であることを実証する。 この研究は、量子不確実性力学を探索する方法を開拓し、超高速量子科学の新たな分野の基礎を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Advancements in quantum optics and squeezed light generation have transformed various domains of quantum science and technology. However, real-time quantum dynamics remain an underexplored frontier. Here, we extend quantum optics into the ultrafast regime, providing direct experimental evidence that quantum uncertainty is not a static constraint but evolves dynamically with the system state and interactions. Using ultrafast squeezed light generated via a four-wave mixing nonlinear process, we observe the temporal dynamics of amplitude uncertainty, demonstrating that quantum uncertainty is a controllable and tunable physical quantity. This offers new insights into fundamental quantum mechanics in real-time. Additionally, we demonstrate control over the quantum state of light by switching between amplitude and phase squeezing. Our ability to generate and manipulate ultrafast squeezed light waveforms with attosecond resolution unlocks exciting possibilities for quantum technologies, including petahertz scale secure quantum communication, quantum computing, and ultrafast spectroscopy. We also introduce an ultrafast quantum encryption protocol leveraging squeezed light for secure digital communication at unprecedented speeds. This work paves the way for exploring quantum uncertainty dynamics and establishes the foundation for the emerging field of ultrafast quantum science.
• Abstract（参考訳）: 量子光学と圧縮光の発生の進歩は、量子科学とテクノロジーの様々な領域に変化をもたらした。 しかし、リアルタイム量子力学は未探索のフロンティアのままである。 ここでは、量子光学を超高速状態に拡張し、量子不確実性は静的な制約ではなく、系の状態や相互作用とともに動的に進化するという直接的な実験的な証拠を提供する。 四波混合非線形過程によって発生する超高速の励起光を用いて、振幅不確かさの時間的ダイナミクスを観察し、量子不確かさが制御可能で調整可能な物理量であることを実証した。 これは、量子力学に関する新しい洞察をリアルタイムに提供する。 さらに、振幅と位相スクイーズを切り替えることで、光の量子状態の制御を実証する。 超高速圧縮光波形をアト秒解像度で生成・操作する能力は、ペタヘルツスケールのセキュアな量子通信、量子コンピューティング、超高速分光など、量子技術のエキサイティングな可能性を開く。 また、圧縮光を利用した超高速量子暗号プロトコルを導入し、前例のない速度でセキュアなデジタル通信を実現する。 この研究は、量子不確実性力学を探索する方法を開拓し、超高速量子科学の新たな分野の基礎を確立する。

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