論文の概要: Excitable quantum systems: the bosonic avalanche laser

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.05290v1
• Date: Fri, 05 Sep 2025 17:55:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-08 14:27:25.678074
• Title: Excitable quantum systems: the bosonic avalanche laser
• Title（参考訳）: 励起量子系 : ボソニックアバランチェレーザー
• Authors: Louis Garbe, Peter Rabl,
• Abstract要約: 本研究では, 発散3モード混合プロセスを通じて, ボゾン(準)粒子の電流によって駆動されるラシング系の力学について検討する。 このシステムの半古典的解析は、キャビティモードとゲイン媒体の両方がラジング遷移を行うことのできる、異なる動的状態を予測する。 正確なモンテカルロシミュレーションにより、このコヒーレンス共鳴の効果は、比較的低い平均光子数であっても、巨大なボソニック粒子数ゆらぎに支配されているにもかかわらず、持続することを示した。
• 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: We investigate the dynamics of a lasing system that is driven by a current of bosonic (quasi-) particles via a dissipative three-mode mixing process. A semi-classical analysis of this system predicts distinct dynamical regimes, where both the cavity mode and the gain medium can undergo lasing transitions. Of particular interest is an intermediate self-pulsing phase that exhibits the characteristics of an excitable system and converts random input signals into separated, quasi-periodic pulses at the output. By performing exact Monte-Carlo simulations, we extend this analysis into the quantum regime and show that despite being dominated by huge bosonic particle number fluctuations, this effect of coherence resonance survives even for rather low average photon numbers. Our system thus represents a intriguing model for an excitable quantum many-body system with practical relevance for quantum detectors or autonomous quantum machines. As an illustration, we discuss the realization of this system with superconducting quantum circuits and its application as a number-resolved avalanche detector for microwave photons.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 発散3モード混合法により, ボゾン(準)粒子の電流によって駆動されるラシング系の力学について検討する。 このシステムの半古典的解析は、キャビティモードとゲイン媒体の両方がラジング遷移を行うことのできる、異なる動的状態を予測する。 特に興味深いのは、励起可能なシステムの特性を示し、ランダムな入力信号を出力で分離された準周期パルスに変換する中間的な自己パルス位相である。 正確なモンテカルロシミュレーションを行うことで、この解析を量子状態に拡張し、巨大なボゾン粒子数変動に支配されているにもかかわらず、コヒーレンス共鳴の効果はより低い平均光子数でも存続することを示した。 したがって,本システムは,量子検出器や自律量子機械の実用的妥当性を有する,励起可能な量子多体系の興味深いモデルである。 本稿では,超伝導量子回路によるこのシステムの実現とそのマイクロ波光子用数分解アバランシェ検出器への応用について述べる。

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