論文の概要: Fluctuation amplification engineering in multimode Raman-cavity systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.08586v1
• Date: Wed, 12 Nov 2025 02:05:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-12 20:17:03.875579
• Title: Fluctuation amplification engineering in multimode Raman-cavity systems
• Title（参考訳）: 多モードラマンキャビティ系におけるゆらぎ増幅工学
• Authors: H. P. Ojeda Collado, Ludwig Mathey,
• Abstract要約: 複数のラマンアクティブモードが複数のキャビティモードと非線形に相互作用するマルチモードシナリオにゆらぎ工学を一般化する。 フォトニックバンドギャップを調整したり、あるいは非共鳴増幅することで、ラマン変動を選択的に減衰させることができることを示す。 本研究は, 非線形キャビティ-マッターハイブリッドの揺らぎにおけるマルチモード相互作用の鍵となる役割を明らかにする。
• 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: Parametric amplification is a key ingredient of a wide range of phenomena, from the classical to the quantum domain. Although such phenomena have been demonstrated in non-equilibrium settings, their use for fluctuation engineering has been put forth in Raman-cavity hybrids only recently. In this work, we generalize fluctuation engineering to a multi-mode scenario in which multiple Raman-active modes interact nonlinearly with multiple cavity modes. We demonstrate the emergence of resonant and non-resonant collective fluctuations that can be non-reciprocally controlled by engineering the band dispersion of photons and phonons. As an example we show how Raman fluctuations can be selectively attenuated by tuning the photonic bandgap or even nonresonantly amplified, in marked contrast to the single-mode scenario. We also identify a regime in which the amplification of cavity fluctuations in a specific mode is boosted, surpassing a $\sqrt{N}$ scaling with increasing number of $N$ Raman and cavity modes. Our study reveals the key role of multi-mode interactions on fluctuations in nonlinear cavity-matter hybrids. Noise engineering through different photon and phonon dispersions, as demonstrated here, could be leveraged for the design of novel quantum sensing platforms and advanced spectroscopy in the THz regime.
• Abstract（参考訳）: パラメトリック増幅は古典から量子領域まで幅広い現象の鍵となる要素である。 このような現象は非平衡条件で実証されているが、ラマンキャビティハイブリッドにおいて、ゆらぎ工学への利用はごく最近まで行われている。 本研究では,複数のラマン能動モードが複数のキャビティモードと非線形に相互作用するマルチモードシナリオにゆらぎ工学を一般化する。 我々は,光子とフォノンの帯域分散を工学的に制御することで,非相互制御が可能な共振器および非共振器群ゆらぎの出現を実証する。 例として、単モードシナリオとは対照的に、フォトニックバンドギャップや非共鳴増幅をチューニングすることで、ラマン変動を選択的に減衰させることができることを示す。 また,特定のモードにおける空洞変動の増幅が増加し,ラマンおよび空洞モードの増加とともに,$\sqrt{N}$スケーリングを超越する機構も同定した。 本研究は, 非線形キャビティ-マッターハイブリッドの揺らぎにおけるマルチモード相互作用の鍵となる役割を明らかにする。 ここで示されるように、異なる光子とフォノンの分散によるノイズ工学は、新しい量子センシングプラットフォームの設計や、THz体制における高度な分光に活用することができる。

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