論文の概要: Long-range entanglement and quantum correlations in a multi-frequency comb system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13604v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 17:10:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 18:52:09.627194
• Title: Long-range entanglement and quantum correlations in a multi-frequency comb system
• Title（参考訳）: 多周波コム系における長距離絡み合いと量子相関
• Authors: Sahil Pontula, Debasmita Banerjee, Marin Soljacic, Yannick Salamin,
• Abstract要約: 非線形に結合した周波数コムが、非常に広いスペクトル範囲にまたがる2モード間および2モード間のスキューズおよび絡み合いを発生させることを示す。 我々の研究は、波長可変なブロードバンドゴースト分光法、スクイーズ・エンハンスドポンププローブ測定、スペクトル多重化情報間のブロードバンドの絡み合わせを可能にした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.1530499191648085
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Frequency combs are multimode photonic systems that underlie countless precision sensing and metrology applications. Since their invention over two decades ago, numerous efforts have pushed frequency combs to broader bandwidths and more stable operation. More recently, quantum squeezing and entanglement have been explored in single frequency comb systems for quantum advantages in sensing and signal multiplexing. However, the production of quantum light across multiple frequency combs remains unexplored. In this work, we theoretically explore a mechanism that generates a series of nonlinearly coupled frequency combs through cascaded three-wave upconversion and downconversion processes mediated by a single idler comb. We show how this system generates inter- and intracomb two-mode squeezing and entanglement spanning a very large spectral range, from ultraviolet to mid-IR frequencies. Finally, we show how this system can be engineered to produce on-demand multimode quantum light through covariance matrix optimization. Our findings could enable tunable broadband ghost spectroscopy protocols, squeezing-enhanced pump-probe measurements, and broadband entanglement between spectrally-multiplexed quanta of information.
• Abstract（参考訳）: 周波数コム(英: frequency combs)は、数え切れないほど高精度なセンシングとメトロジーの応用を過小評価する多モードフォトニックシステムである。 20年以上前に発明されて以来、多くの試みが周波数コムをより広い帯域とより安定した動作に推し進めてきた。 最近では、センシングと信号多重化の量子的優位性のために、単一周波数コムシステムにおいて量子スクイーズと絡み合いが研究されている。 しかし、複数の周波数コムにまたがる量子光の生成は未解明のままである。 本研究では, 1つのアイドラーコムを介する3波アップコンバージョンおよびダウンコンバージョンプロセスを通じて, 一連の非線形結合周波数コムを生成する機構を理論的に検討する。 このシステムは、紫外線から中赤外周波数まで、非常に広いスペクトル範囲にまたがる2モード間および2モード間スキューズと絡み合いを発生させることを示す。 最後に、共分散行列最適化により、オンデマンドのマルチモード量子光を生成するために、このシステムをいかに設計できるかを示す。 我々の研究は、波長可変なブロードバンドゴースト分光法、スクイーズ・エンハンスドポンププローブ測定、スペクトル多重化情報間のブロードバンドの絡み合わせを可能にした。

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