論文の概要: Localized to delocalized spatial quantum correlation evolution in structured bright twin beams
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02268v1
- Date: Tue, 04 Nov 2025 05:21:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-05 20:56:29.08382
- Title: Localized to delocalized spatial quantum correlation evolution in structured bright twin beams
- Title（参考訳）: 構造を持つ明るい双対ビームにおける局所的-非局在的空間量子相関進化
- Authors: Jerin A Thachil, Chirang R Patel, U. Ashwin, Ashok Kumar,
- Abstract要約: 空間領域における量子相関は、量子イメージング、量子暗号、および量子情報処理の応用において非常に有望である。
実験によって補完される理論的な研究として、明るい構造を持つツインビームにおける空間量子相関の伝播ダイナミクスについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0184622844919908
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum correlations in the spatial domain hold great promise for applications in quantum imaging, quantum cryptography and quantum information processing, owing to the infinite dimensionality of the associated Hilbert space. Here, we present a theoretical investigation, complemented by experimental measurements, of the propagation dynamics of the spatial quantum correlations in bright structured twin beams generated via a four-wave mixing process in a double-$\Lambda$ configuration in atomic vapor. We derive an analytical expression describing the evolution of the spatial quantum correlation distribution from the near field to the far field. To qualitatively support the theoretical predictions, we perform experiments measuring intensity-difference noise between different spatial subregions of the twin beams as they propagate from the near field to the far field. The presence of quantum correlations is manifested as squeezing in the intensity difference noise measurement. With a Gaussian pump, we observe localized correlations in the near field and localized anti-correlations in the far field. In contrast, with a structured Laguerre-Gaussian pump, there is a transition from localized correlations in the near field to delocalized correlations in the far field. The present results offer valuable insights into the fundamental behavior of spatial quantum correlations and open possibilities for potential applications in quantum information, quantum imaging and sensing.
- Abstract（参考訳）: 空間領域における量子相関は、関連するヒルベルト空間の無限次元性のため、量子イメージング、量子暗号、および量子情報処理の応用に大きな可能性を秘めている。
ここでは,4波長混合プロセスにより生成される明るい構造を持つ双晶の原子蒸気中の空間量子相関の伝播ダイナミクスを,実験によって補完した理論的研究を行う。
近接場から遠方場への空間量子相関分布の進化を記述する解析式を導出する。
理論的予測を定性的に支援するために、近距離場から遠距離場へ伝播する双晶の異なる空間的部分領域間の強度差ノイズを測定する実験を行った。
量子相関の存在は、強度差雑音測定におけるスクイーズとして表される。
ガウスポンプを用いて、近距離場における局所的相関と遠距離場における局所的反相関を観察する。
対照的に、構造化されたラゲール・ガウスポンプでは、近距離場の局所相関から遠距離場の非局在相関への遷移がある。
本結果は,空間的量子相関の基本的な挙動と,量子情報,量子イメージング,センシングにおける潜在的な応用の可能性に関する貴重な知見を提供する。
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