論文の概要: Environmental Quantum States Trigger Emission in Nonlinear Photonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.03640v1
• Date: Tue, 06 May 2025 15:40:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-07 18:50:11.453413
• Title: Environmental Quantum States Trigger Emission in Nonlinear Photonics
• Title（参考訳）: 非線形フォトニクスにおける環境量子状態トリガー発光
• Authors: Jia-Qi Li, Xin Wang,
• Abstract要約: 我々は、単一光子状態から大きく逸脱した発光体が、環境の量子状態によって引き起こされ、高度に相関した光子対であるドブロンを放出する新しいメカニズムの発見を報告した。 本研究は,非線形エミッタダイナミクスの理解を深め,量子コンピューティングと量子情報処理のための汎用プラットフォームを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.01253814693134
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Light-matter interactions are traditionally governed by two fundamental paradigms: spontaneous and stimulated radiation. However, in nonlinear multi-photon regimes, these classical mechanisms break down, revealing new possibilities for light emission. Here, we report the discovery of a novel mechanism, termed triggered emission, in which an emitter, largely detuned from single-photon states, is triggered by the quantum state of the environment to emit a highly correlated photon pair, doublon. By identifying two critical conditions, energy matching and wavefunction overlap, we demonstrate that the dynamics of the emitter are profoundly shaped by the environment's quantum state. Using this framework, we construct a novel superposition state comprising a localized single-photon state and a propagating, strongly correlated two-photon wavepacket. Furthermore, we realize the multi-photon unidirectional emission by modulating the emitter and the photon state. Our findings not only deepen the understanding of nonlinear emitter dynamics but also provide a versatile platform for quantum computing and quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 光物質相互作用は、伝統的に自然放射線と刺激放射線の2つの基本パラダイムによって支配されている。 しかし、非線形多光子系では、これらの古典的な機構は崩壊し、発光の新たな可能性を明らかにする。 ここでは、単一光子状態から主に脱離した発光体が、環境の量子状態によって引き起こされ、高相関の光子対であるドブロンを放出する新しいメカニズムの発見を報告する。 エネルギーマッチングと波動関数の重なり合いの2つの臨界条件を同定することにより、エミッタの力学が環境の量子状態によって大きく形作られることを示した。 この枠組みを用いて、局所化された単一光子状態と、伝播し強く相関した2光子波束からなる新しい重ね合わせ状態を構築する。 さらに、エミッタと光子状態を変調することで、多光子一方向性発光を実現する。 我々の発見は、非線形エミッタダイナミクスの理解を深めるだけでなく、量子コンピューティングと量子情報処理のための汎用的なプラットフォームも提供する。

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