論文の概要: Optomechanical non-Gaussian quantum steering and remote preparation of large-size motional Schördinger cat states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.07224v1
• Date: Mon, 10 Mar 2025 12:11:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-11 15:47:10.929160
• Title: Optomechanical non-Gaussian quantum steering and remote preparation of large-size motional Schördinger cat states
• Title（参考訳）: 光学的非ガウス量子ステアリングと大型運動型シェールディンガー猫状態の遠隔調製
• Authors: Miaomiao Wei, Huatang Tan,
• Abstract要約: 本研究では, キャビティオメカニクスシステムにおいて, 大型運動型シュリンガー猫状態を遠隔で生成する手法を提案する。 まず、これらの多光子演算が非ガウス型OM量子ステアブル相関に繋がることを示した。 この結果から,多光子演算による非ガウス的ステアリングの特性が明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: In this paper, we present a scheme for remotely generating large-size motional Schr\"{o}dinger cat states in cavity optomechanical (OM) systems with non-Gaussian quantum steering of continuous variables. We consider that the output field from the OM cavity undergoes three typical kinds of multiphoton operations: multiphoton subtraction, multiphoton addition, or multiphoton catalysis, followed by homodyne detection. We first demonstrate that these multiphoton operations can lead to non-Gaussian OM quantum steerable correlations, which are unveiled by the subsequent homodyne detection with a Fisher-information-based steering criterion. It is found that the non-Gaussian steering is obviously enhanced with an increasing number $n$ of photons in the multiphoton operations, which, as we show, fails to be revealed with the well-known Reid's steering criterion. It therefore suggests that the Fisher-information-based criterion is more effective for witnessing non-Gaussian quantum steering. We next show that the strong OM steering enables the remote preparation of large-size Schr\"{o}dinger odd or even cat states of the mechanical oscillator by the homodyne detection. Accordingly, the amplitudes of the cat states also increase significantly with the photon number $n$, particularly in the cases of multiphoton subtraction and addition. Our results reveal the properties of non-Gaussian steering generated by multiphoton operations, and the large cat states of macroscopic mechanical resonators hold promise for fundamental tests in quantum mechanics and practical applications in quantum science.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 連続変数の非ガウス量子ステアリングを用いたキャビティオメカニカル(OM)システムにおいて, 大規模運動型Schr\"{o}dinger cat状態の遠隔生成手法を提案する。 OMキャビティからの出力場は、多光子サブトラクション、多光子付加、多光子触媒の3種類の典型的な多光子演算を行い、ホモダイン検出を行う。 我々はまず,これらの多光子演算が非ガウス的OM量子ステアブル相関に結びつくことを実証し,その後,フィッシャー情報に基づくステアリング基準によるホモダイン検出によって明らかにした。 非ガウス的ステアリングは明らかに、多光子演算における光子数$n$の増加とともに拡張され、これはよく知られたレイドのステアリング基準で明らかにされない。 したがって、フィッシャー情報に基づく基準は非ガウス量子ステアリングを目撃するのにより効果的であることが示唆される。 次に, 強度OMステアリングにより, メカニカル発振器の大型Schr\"{o}dinger oddあるいは猫状態の遠隔操作が可能となることを示す。 したがって、ネコ状態の振幅は光子数$n$とともに著しく増加し、特に多光子減算や加算の場合において顕著である。 以上の結果から,多光子演算による非ガウスステアリングの特性が明らかとなり,マクロ機械共振器の大型猫状態は量子力学の基礎実験と量子科学の実践的応用の可能性を秘めている。

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