論文の概要: New scattering zones in quantum speckle propagation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08408v1
- Date: Fri, 11 Jul 2025 08:35:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.294886
- Title: New scattering zones in quantum speckle propagation
- Title（参考訳）: 量子スペックル伝播における新しい散乱領域
- Authors: Shaurya Aarav, S. A. Wadood, Jason W Fleischer,
- Abstract要約: 短い伝搬距離に対する量子スペックルの挙動について検討する。
その結果,相関型量子センシングとイメージングのための新たな操作形態が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum speckles exhibit significantly richer behavior than their classical counterparts due to their higher dimensionality. A simple example is the far-field speckle pattern in 1D light scattering: classical light forms 1D speckles defined by the numerical aperture, whereas biphoton scattering depends in addition on the photon correlation length, forming 2D elliptical speckles. To date, the behavior of quantum speckles for shorter propagation distances has not been considered. We remedy this here by considering the paraxial evolution of two-photon entanglement at arbitrary propagation distances from an isotropic scatterer. We show, theoretically, numerically, and experimentally, that the two length scales of the biphoton introduce a new Fresnel regime between the conventional near and far fields. Further, we show that the quantum near field is characterized by speckles with a square shape that remain constant during propagation. In contrast, the intermediate regime can be engineered to have a constant speckle size along the sum coordinate but a linearly expanding speckle size along the difference coordinate, with a speckle shape that transitions from square to elliptical. The results merge quantum coherence with scattering statistics and suggest new regimes of operation for correlation-based quantum sensing and imaging.
- Abstract（参考訳）: 量子スペックルは、その次元性が高いため、古典的よりもはるかにリッチな振る舞いを示す。
単純な例は1D光散乱における遠視野スペックルパターンである:古典的な光は数値開口によって定義された1Dスペックルを形成するが、双光子散乱は光子相関長にも依存し、2D楕円スペックルを形成する。
現在まで、短い伝播距離のための量子スペックルの挙動は考慮されていない。
ここでは、等方散乱器からの任意の伝播距離における2光子絡み合いの同軸進化を考慮し、これを是正する。
理論的、数値的、実験的に、双光子の2つの長さスケールは、従来の近接場と遠方場の間に新しいフレネル構造を導入することを示す。
さらに、量子近接場は、伝播中に一定である正方形のスペックルによって特徴づけられることを示す。
対照的に、中間状態は和座標に沿って一定のスペックルサイズを持つように設計できるが、差座標に沿って線形に拡大するスペックルサイズは正方形から楕円形に遷移するスペックル形状を持つ。
その結果、量子コヒーレンスと散乱統計を融合させ、相関に基づく量子センシングとイメージングのための新しい操作方法を提案する。
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