論文の概要: Gain-Assisted and Dynamically Controlled Optical Bistability for Quantum Logic Gate Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.18332v1
- Date: Mon, 25 Aug 2025 10:14:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.532289
- Title: Gain-Assisted and Dynamically Controlled Optical Bistability for Quantum Logic Gate Applications
- Title（参考訳）: 量子論理ゲート応用のためのゲインアシストおよび動的制御光ビスタビリティ
- Authors: Parkhi Bhardwaj, Poonam Yadav, Bodhaditya Santra, Shubhrangshu Dasgupta,
- Abstract要約: 量子干渉のコヒーレント制御は、透過性と利得状態の間のプローブ場の切替を可能にする。
光学的不安定性の詳細な解析を行い, その閾値, 安定性, スイッチング効率に着目した。
その結果, 低温原子系における非線形光学効果と構造光の統合の可能性が明らかになった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5997757408973357
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The propagation of a probe field in an N-type four level cold atomic system is investigated under the influence of multiple coherent fields. Coherent control of quantum interference enables switching of the probe field between transparency and gain regimes. Subsequent analysis focuses on how the introduction of gain in the probe transition lowers the threshold for optical bistability, thereby enhancing the nonlinear response of the system at reduced input intensities. A detailed analysis of optical bistability is presented, focusing on its threshold, stability, and switching efficiency as functions of field strengths and detunings. Structured light beams, specifically Laguerre Gaussian modes carrying orbital angular momentum, are employed to tailor the bistable characteristics. The impact of Orbital angular momentum through the topological charge and azimuthal phase is shown to significantly influence the bistable behavior. Based on these features, a theoretical scheme is proposed to realize a Controlled-NOT gate via dynamic modulation of bistability. These results highlight the potential of integrating nonlinear optical effects with structured light in cold atomic systems for implementing scalable quantum logic and advancing photonic information processing.
- Abstract（参考訳）: 複数のコヒーレント場の影響を受け,N型4レベル冷原子系におけるプローブ場の伝播について検討した。
量子干渉のコヒーレント制御は、透過性と利得状態の間のプローブ場の切替を可能にする。
その後の解析では、プローブ遷移における利得の導入が光学的不安定性の閾値を下げることに焦点が当てられ、入力強度の低減でシステムの非線形応答を向上する。
場の強度や変形の関数として、そのしきい値、安定性、スイッチング効率に焦点をあてて、光学的安定性の詳細な解析を行う。
構造光ビーム、特に軌道角運動量を持つラゲール・ガウスモードは、双安定特性を調整するために用いられる。
トポロジカル電荷とアジムタール相による軌道角運動量の影響は、バイスタブルな挙動に大きく影響することが示されている。
これらの特徴に基づき,安定度を動的に変調して制御NOTゲートを実現するための理論的スキームを提案する。
これらの結果は、スケーラブルな量子論理の実装とフォトニック情報処理の進歩のために、低温原子系の構造光と非線形光学効果を統合する可能性を強調している。
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