論文の概要: Fully quantum perturbative description of correlated Stokes--anti-Stokes scattering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18751v2
- Date: Sun, 28 Sep 2025 14:46:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-30 14:13:47.421861
- Title: Fully quantum perturbative description of correlated Stokes--anti-Stokes scattering
- Title（参考訳）: 相関ストークスの完全な量子摂動的記述-反ストークス散乱
- Authors: Raul Corrêa, Marcelo F. Santos, Carlos H. Monken, Ado Jorio,
- Abstract要約: ストークス-反ストークス散乱は絡み合った光子対を生成する。
本研究では, 4波混合型相関SaS散乱が摂動の第1次に現れることを示す。
また、量子フォーマリズムからSaS散乱に対する3次非線形光感受性を構築する方法についても論じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The process in which Raman scattering produces correlated Stokes and anti-Stokes radiation is known as Stokes--anti-Stokes (SaS) scattering. It has been shown recently that this process can generate entangled photon pairs, making it a promising tool for quantum optical technologies, but a proper quantum theoretical description was lacking. In this paper, a fully quantum derivation of the electric polarization in a medium with vibrational Raman response, with quantized electromagnetic fields, is developed. Using quantum perturbation theory for Heisenberg operators, we find the solution for the material electric polarization and show that a four-wave mixing-like correlated SaS scattering appears in the first order of perturbation and completely characterizes the non-resonant SaS photon pair production. We also discuss how to construct the third-order non-linear optical susceptibility for the SaS scattering from the quantum formalism, and show that it coincides with the one derived for classical fields in stimulated Raman.
- Abstract（参考訳）: ラマン散乱が相関するストークスと反ストークス放射を生成する過程はストークス-反ストークス散乱(Stokes--anti-Stokes、SaS)として知られている。
この過程が絡み合った光子対を生成できることが近年示され、量子光学技術にとって有望なツールとなったが、適切な量子理論的な記述が欠如していた。
本稿では, 電磁界を量子化したラマン応答を持つ媒質中の電気分極の完全量子導出法を開発した。
ハイゼンベルク作用素に対する量子摂動理論を用いて、物質電気分極の解を見つけ、摂動の第1次に4波混合類似SaS散乱が出現し、非共鳴SaS光子対の生成を完全に特徴づけることを示す。
また、量子フォーマリズムからSaS散乱に対する3階非線形光感受性を構築する方法についても論じ、古典的ラマン場から導出されるものと一致することを示す。
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