論文の概要: Noise immunity in quantum optical systems through non-Hermitian topology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11620v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 17:40:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 13:05:27.070034
• Title: Noise immunity in quantum optical systems through non-Hermitian topology
• Title（参考訳）: 非エルミート位相による量子光学系におけるノイズ免疫
• Authors: Jamison Sloan, Sachin Vaidya, Nicholas Rivera, Marin Soljačić,
• Abstract要約: 非整合性は非線形駆動散逸系の非平衡定常状態から一方向のノイズの流れを可能にすることを示す。 この一方向流は、量子ノイズに対する非エルミート皮膚効果(NHSE)から生じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Multimode nonlinear optical systems are highly valued for their ability to withstand large amounts of optical power, transmit data with high bandwidth, perform physical computations, generate quantum correlations, and much more. For many of these applications, both classical and quantum noise place limitations on important performance metrics. Moreover, it is well known that nonlinear systems tend to develop noise due to their sensitivity to initial conditions, thus motivating the development of general principles which can be used to control and mitigate noise in such systems. In this work, we show that non-reciprocity can enable the unidirectional flow of noise from the non-equilibrium steady states of nonlinear driven-dissipative systems. We demonstrate that this unidirectional flow results from the non-Hermitian skin effect (NHSE) for quantum noise. This effect provides a robust mechanism for isolating parts of the system from degradation due to excess injected noise. Our findings may lead to novel design principles for multimode amplifiers or oscillators that support high power handling while mitigating the buildup of noise. Moreover, our approach provides a new means to connect non-Hermitian topology with nonlinear many-body systems, which is expected to lead to topological descriptions of interacting states of light.
• Abstract（参考訳）: マルチモード非線形光学系は、大量の光パワーに耐え、高い帯域幅でデータを送信し、物理計算を行い、量子相関を生成できる能力で高い評価を受けている。 これらのアプリケーションの多くは、古典的および量子的ノイズの両方が重要なパフォーマンス指標に制限を課している。 さらに、非線形系は初期条件に対する感受性からノイズを発生させる傾向にあり、そのような系における騒音の制御と緩和に使用できる一般的な原理の開発を動機付けていることが知られている。 本研究は,非線形駆動散逸系の非平衡定常状態から一方向の雑音流を実現することができることを示す。 この一方向流は、量子ノイズに対する非エルミタンスキン効果(NHSE)から生じる。 この効果は、過剰なノイズによる劣化からシステムの部品を分離するための堅牢なメカニズムを提供する。 本研究は,高電力ハンドリングをサポートするマルチモード増幅器や発振器において,ノイズ発生を軽減しつつ,新しい設計原理を導出する可能性がある。 さらに,本手法は,非エルミート位相を非線形多体系に接続する新たな手段を提供し,光の相互作用状態のトポロジ的記述をもたらすことが期待されている。

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