論文の概要: Ultrafast Stern-Gerlach and Anomalous Bragg Diffraction Regimes of Low-energy Free Electron Interaction with Light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17271v1
- Date: Sun, 24 Aug 2025 09:44:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.437799
- Title: Ultrafast Stern-Gerlach and Anomalous Bragg Diffraction Regimes of Low-energy Free Electron Interaction with Light
- Title（参考訳）: 光による低エネルギー自由電子相互作用の超高速スターン・ゲルハと異常ブラッグ回折法則
- Authors: Yongcheng Ding, Zirui Zhao, Bin Zhang, Qiaofei Pan, Mikel Sanz, Yiming Pan,
- Abstract要約: 低エネルギー量子電子ウェーブパケット(QEW)のための超高速Stern-Gerlach(USG)方式を提案する。
光相互作用中のQEWの波動-粒子双対性を調べることにより、分散誘起ブラッグ回折系を同定する。
本研究は、高速電子と低速電子の両方に対する光誘起回折規則の包括的分類を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.395482633620483
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent advances in photon-induced near-field electron microscopy (PINEM) have significantly impacted allied disciplines such as laser-driven accelerators and free electron radiations, collectively fostering the emergence of free-electron quantum optics (FEQO). A central objective of FEQO is to achieve coherent optical control of free electrons, analogous to light manipulation of atoms in atom optics. Motivated by this analogy, we propose an ultrafast Stern-Gerlach (USG) regime for low-energy quantum electron wavepacket (QEW), which crucially incorporates the effects of second-order dispersion inherent to slow electrons. We demonstrate that the USG diffraction induces spectral splitting and shifting of the QEW via a longitudinal electric field gradient, with the two dominant truncated sidebands forming a pseudospin degree of freedom for an effective "two-level" electron. Furthermore, by examining the wave-particle duality of the QEW during light interaction, we identify a dispersion-induced anomalous Bragg diffraction regime. This regime exhibits a distinct spectral pattern, differentiating it from these reported PINEM (Raman-Nath), dielectric laser accelerators (DLA), anomalous PINEM, and Bragg diffraction regimes. Our study provides a comprehensive classification for light-induced diffraction regimes for both swift and slow electrons. These findings underscore the pivotal role of slow-electron dispersion and duality nature in free-electron optics, offering promising avenues for electron wavefunction quantum engineering ultrafast interferometers.
- Abstract（参考訳）: 光子誘起近接電場顕微鏡(PINEM)の最近の進歩は、レーザー駆動加速器や自由電子放射などの同盟分野に大きな影響を与え、自由電子量子光学(FEQO)の出現を支えている。
FEQOの中心的な目的は、原子光学における原子の光操作に類似した自由電子のコヒーレントな光制御を実現することである。
この類似により、低エネルギー量子電子波束(QEW)に対する超高速Stern-Gerlach(USG)方式が提案される。
我々は、USG回折がQEWのスペクトル分割とシフトを縦方向の電場勾配によって誘導し、2つの支配的歪んだ側バンドが効果的な「2レベル」電子に対して擬似スピン自由度を形成することを示した。
さらに、光相互作用中のQEWの波動-粒子双対性を調べることにより、分散誘起ブラッグ回折系を同定する。
この状態は、これらの報告されたPINEM (Raman-Nath)、誘電体レーザー加速器 (DLA)、異常なPINEM、ブラッグ回折系と異なるスペクトルパターンを示す。
本研究は、高速電子と低速電子の両方に対する光誘起回折規則の包括的分類を提供する。
これらの知見は、自由電子光学における緩やかな電子分散と双対性の性質の重要な役割を浮き彫りにして、電子波動関数量子工学の超高速干渉計に期待できる道を提供する。
関連論文リスト
- Light-induced Pairing Instability of Ultrafast Electron Beams with Space Charge Interactions [4.9151602445945555]
2つの電子間の純誘引力を生成する光子誘起ペアリング機構を導入する。
我々は、PINEM電子間の単一光子交換による効果的な相互作用が、固有の反発性クーロン相互作用を抑制することを実証した。
また、束ねられたビーム中の自由電子対のダイナミクスを解析し、電子の位相コヒーレント凝縮を促進するポテンシャルを裏付ける。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-01T15:32:39Z) - Site-Controlled Purcell-Induced Bright Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride [62.170141783047974]
六方晶窒化ホウ素(hBN)でホストされる単一光子エミッタは、室温で動作する量子フォトニクス技術にとって必須の構成要素である。
我々はPurcellにより誘導されるサイト制御SPEのためのプラズモンナノ共振器の大規模アレイを実験的に実証した。
我々の結果は、明るく、均一に統合された量子光源の配列を提供し、堅牢でスケーラブルな量子情報システムへの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-03T23:02:30Z) - Strong coupling between a single photon and a photon pair [43.14346227009377]
超強結合回路-QED系における単一光子対と光子対の強い結合を実験的に観察した。
結果は、量子非線形光学の新しい体制への重要な一歩である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-05T10:23:14Z) - Driving Force and Nonequilibrium Vibronic Dynamics in Charge Separation
of Strongly Bound Electron-Hole Pairs [59.94347858883343]
本研究では,1,2,3次元ドナー・アクセプタネットワークにおける電荷分離のダイナミクスについて検討する。
これにより、過度な振動運動が効率的な長距離電荷分離を誘導する正確な条件を特定できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-11T17:51:21Z) - Coherent interaction of a-few-electron quantum dot with a terahertz
optical resonator in the ultrastrong coupling regime [0.0]
テラヘルツ(THz)スプリットリング共振器(SRR)のギャップ近傍にゲート定義量子ドット(QD)を作製する。
外部のTHz放射でシステムを照らすことで、QDはスペクトルが反交差挙動を示す現在の変化を示す。
以上の結果から,THz SRRによる磁場増強により,数個の電子がQD内に存在する場合でも,超強結合状態に入ることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-22T06:22:09Z) - Single quantum emitters with spin ground states based on Cl bound
excitons in ZnSe [55.41644538483948]
InSeにおけるCl不純物に基づく電子スピン量子ビットを持つ新しいタイプの単一光子エミッタを示す。
その結果, 単一Cl不純物はフォトニック界面を有する単一光子源として好適であることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-11T04:29:21Z) - Cavity-mediated electron-photon pairs [0.0]
量子情報、通信、センシングの促進は、量子相関の生成と制御に依存している。
フォトニックチップ型光マイクロ共振器のエバネッセント真空場と自由電子の位相整合相互作用を用いた電子-光子対状態の生成を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-25T16:55:36Z) - Optical Excitations with Electron Beams: Challenges and Opportunities [0.0]
本稿では,自由電子に基づくフォトニクス研究の概要について述べる。
単一電子による励起確率は、逆ビーム密度プロファイル上の古典平均と異なり、その波動関数とは独立であることを示す。
非侵襲分光法と顕微鏡への破壊的アプローチの様々なエキサイティングな方向性について考察した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-26T12:08:32Z) - Quantum Borrmann effect for dissipation-immune photon-photon
correlations [137.6408511310322]
理論的には、2階相関関数 $g(2)(t)$ は周期的ブラッグ空間の超伝導量子ビット配列を通して伝達される光子に対して導波路に結合する。
我々は、光子束と反バンチングが、単一量子ビットの放射寿命と非放射寿命よりもずっと長く持続することを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-29T14:37:04Z) - Free-Electron Shaping Using Quantum Light [0.0]
ここでは、コヒーレントレーザー励起を量子光との相互作用によって置き換えることで、電子パルスの整形、圧縮、統計の制御を改善することができることを示す。
位相印加光により圧縮を加速し, 振幅印加により超短パルスの2パルスプロファイルを生成する。
生成された電子パルスは、光学的タルボット効果と完全に類似した周期的復活を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-03T15:35:43Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。