論文の概要: Tunable quantum light by modulated free electrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.16771v1
- Date: Tue, 28 Jan 2025 07:51:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-29 16:40:13.109472
- Title: Tunable quantum light by modulated free electrons
- Title（参考訳）: 変調自由電子による波長可変量子光
- Authors: Valerio Di Giulio, Rudolf Haindl, Claus Ropers,
- Abstract要約: 我々は、N電子放出の変調依存性の変動について研究し、ポアソニアン統計と超ポアソニアン統計の領域を同定する。
単一電子の場合、変調後のスペクトルの一部を前濾過することにより、90%近い純度を持つコヒーレント状態が形成されることを示す。
本研究では, 単一段階の電子変調とポストフィルタを組み合わせることで, 圧縮真空, 猫, 三角形の猫状態などの配向光状態を100%に近い忠実度で活用する戦略を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Nonclassical states of light are fundamental in various applications, spanning quantum computation to enhanced sensing. Fast free electrons, which emit light into photonic structures through the mechanism of spontaneous emission, represent a promising platform for generating diverse types of states. Indeed, the intrinsic connection between the input electron wave function and the output light field suggests that electron-shaping schemes, based on light-induced scattering, facilitates their synthesis. In this article, we present a theoretical framework capable of predicting the final optical density matrix of a generic N-electron state that can also account for post-sample energy filtering. By using such framework, we study the modulation-dependent fluctuations of the N-electron emission and identify regions of Poissonian and super-Poissonian statistics. In the single-electron case, we show how coherent states with nearly 90% purity can be formed by pre-filtering a portion of the spectrum after modulation, and how non-Gaussian states are generated after a precise energy measurement. Furthermore, we present a strategy combining a single-stage electron modulation and post-filtering to harness tailored light states, such as squeezed vacuum, cat, and triangular cat states, with fidelity close to 100%.
- Abstract（参考訳）: 光の古典的状態は、量子計算から高感度化まで、様々な応用において基本的なものである。
自発放出のメカニズムを通じてフォトニック構造に光を放出する高速自由電子は、様々な種類の状態を生成するための有望なプラットフォームである。
実際、入力電子波関数と出力光場との間の本質的な接続は、光誘起散乱に基づく電子形状スキームがそれらの合成を促進することを示唆している。
本稿では,N電子状態の最終光学密度行列を予測できる理論的枠組みについて述べる。
このような枠組みを用いて、N電子放出の変調依存性の変動を研究し、ポアソン統計および超ポアソン統計の領域を同定する。
単一電子の場合、変調後のスペクトルの一部を前濾過することにより、90%近い純度を持つコヒーレント状態が形成されるか、そして正確なエネルギー測定後に非ガウス状態が生成されるかを示す。
さらに, 単段電子変調とポストフィルタを組み合わせることで, 減圧真空, 猫, 三角形の猫状態などの配向光状態を100%に近い忠実度で活用する戦略を提案する。
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