論文の概要: Quantum interference effects in two-photon scattering by a macroscopic lossy sphere
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.27612v1
- Date: Fri, 31 Oct 2025 16:36:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-03 17:52:16.168545
- Title: Quantum interference effects in two-photon scattering by a macroscopic lossy sphere
- Title（参考訳）: 巨視的損失球による2光子散乱における量子干渉効果
- Authors: A. Ciattoni,
- Abstract要約: 2光子波束の量子光学散乱をマクロ的損失球による検討する。
散乱した光子の同時検出は完全な構成的あるいは破壊的干渉を示す。
- 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 quantum optical scattering of two-photon wavepackets by a macroscopic lossy sphere by means of macroscopic quantum electrodynamics in the form of modified Langevin noise formalism. The two ingoing photons with arbitrary frequency-polarization spectrum impinge onto the sphere along two different directions and, as consequence of matter losses, their scattering involves the three independent processes where two, one and zero outgoing photons survive. Non-collinearity of ingoing photons causes the existence of two different quantum paths they can follow upon scattering, this producing interference effects in the detection of the above three processes which is governed by the wavepacket spectral symmetry. By exploiting rotational invariance, we show that different classes of scattering geometries exist such that the coincidence detection of the scattered photons shows perfect constructive or destructive (Hong-Ou-Mandel) interference, both for symmetric and antisymmetric wavepackets. To assess the impact of matter dispersion/losses on quantum interference effects accompanying photons detection, we analyze the scattering of narrow band two-photon wavepackets by high-index dielectric lossy spheres. We show that classical Mie resonance peaks, due to their Fano-like traits, yield very strong constructive and destructive interference effects, occurring when the wavepacket carrier frequency matches the resonance frequency and side Fano dip frequency, respectively. In addition we consider the overall scattering probabilities of two, one and zero photons and we prove that, at the Mie resonance frequencies, they exhibit quantum interference effects which are extremely sensitive to the spectral symmetry of the input wavepacket, thus suggesting an efficient spectral technique assisted by matter losses to identify entanglement.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,2光子波束のマクロ損失球による量子光学散乱を,Langevinノイズの修正形式によるマクロ的量子電磁力学を用いて検討する。
任意の周波数偏光スペクトルを持つ2つの入射光子は、2つの異なる方向に沿って球に衝突し、物質損失の結果、2つ、1つ、0つの出射光子が生き残る3つの独立した過程が散乱する。
入射光子の非線形性は散乱によって追従できる2つの異なる量子経路の存在を引き起こし、これは波束スペクトル対称性によって支配される上記の3つの過程の検出に干渉効果をもたらす。
回転不変性を利用して、散乱した光子の偶然検出が完全な構成的あるいは破壊的な干渉(Hong-Ou-Mandel)を示し、対称波束と反対称波束の両方に対して異なる種類の散乱測地が存在することを示す。
光子検出に伴う量子干渉効果に対する物質分散/損失の影響を評価するため,高指数誘電体損失球による狭帯域2光子波束の散乱を解析した。
古典的三重共鳴ピークは, ファノ様特性により非常に強い構成的および破壊的干渉効果を示し, ウェーブパレットキャリア周波数が共振周波数と側ファノディップ周波数にそれぞれ一致する場合に発生する。
さらに, 2光子, 1光子, 0光子の散乱確率を総合的に検討し, 三重共鳴周波数において, 入力波束のスペクトル対称性に非常に敏感な量子干渉効果を示すことを示す。
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