論文の概要: Fully quantum theory of strong-field driven tunable entangled multi-photon states in HHG
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.03987v1
- Date: Wed, 03 Dec 2025 17:16:24 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2025-12-04 12:06:55.980942
- Title: Fully quantum theory of strong-field driven tunable entangled multi-photon states in HHG
- Title（参考訳）: HHGにおける強磁場駆動波長可変多光子状態の完全量子論
- Authors: Sebastián de-la-Peña, Heiko Appel, Angel Rubio, Ofer Neufeld,
- Abstract要約: 我々はHHGにおける絡み合い測定のための完全な量子理論を開発し、光-物質相互作用ハミルトニアンを正確に解く。
近年の研究では、Rエンタングルメントパラメータが低閾値高調波に対するレーザーパワーの増加とともに減少することを示す理論の定性的な一致に達した。
我々の研究は、HHGにおける絡み合いの特徴を探究する上での最先端技術を確立し、Truly-quantumの多光子状態の分析と工学のための舗装方法を確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum high-harmonic generation (HHG) is a growing field of research with capabilities of providing high photon-number entangled states of light. However, there is an open debate regarding the theory level required for correctly describing the quantum aspects of HHG emission, such as squeezing or entanglement. Previous approaches have employed non-interacting classical ensembles of trajectories, or perturbation theory utilizing the classical trajectories as a starting point, missing out key entanglement features. In this Letter, we develop a full quantum theory for entanglement measures in HHG solving exactly the light-matter interaction Hamiltonian and employ it for evaluating the entanglement between emitted photons of different harmonics. For the first time, we reach qualitative agreement of theory with recent experiments showing that the R entanglement parameter decreases with increasing laser power for below-threshold harmonics. Our results indicate that fine-tuning the laser power could enhance HHG entanglement features, which are observed to oscillate with the driving power and exhibit local non-classical maxima structures. Similarly, our theory predicts that the oscillatory behavior of entanglement observed for below-threshold harmonics also appears for entanglement involving above-threshold harmonics. We also show that the long-range behavior of driven electronic trajectories can qualitatively change the resulting entanglement. Lastly, we show that focal averaging over classical degrees of freedom, which has thus far been ignored in quantum HHG theories, plays a key role in entanglement measures and can change the qualitative behavior of observables. Our work establishes the state-of-the art in exploring entanglement features in HHG, and paves way for analysis and engineering of 'truly-quantum' multi-photon states in the XUV and ultrafast regime for more complex matter systems.
- Abstract（参考訳）: 量子高調波発生(英: Quantum High-harmonic generation、HHG)は、光の光子数に絡み合った状態を与える能力を持つ研究分野である。
しかし、スキューズや絡み合いのようなHHG放出の量子的側面を正確に記述するために必要とされる理論のレベルについて、議論がある。
それまでのアプローチでは、古典的軌跡の非相互作用的アンサンブルや、古典的軌跡を出発点として活用する摂動理論を用いて、鍵の絡み合う特徴を欠いていた。
このレターでは、HHGの光-物質相互作用を正確に解き、異なる高調波の励起光子間の絡み合いを評価するために、フル量子理論を開発した。
近年の研究では、Rエンタングルメントパラメータが低閾値高調波に対するレーザーパワーの増加とともに減少することを示す理論の定性的な一致に達した。
その結果,レーザーパワーの微調整によりHHGエンタングルメント特性が向上し,駆動力で振動し,局所的な非古典的な最大構造を示すことが示唆された。
同様に、この理論は、閾値以下のハーモニクスで観測される絡み合いの振動挙動が、閾値以下のハーモニクスを含む絡み合いにも現れることを予測している。
また、駆動された電子軌道の長距離挙動は、結果として生じる絡み合いを質的に変化させることができることを示す。
最後に, 量子HHG理論においてこれまで無視されてきた古典的自由度の平均化は, 絡み合い測定において重要な役割を担い, 可観測物の質的挙動を変えることができることを示す。
我々の研究は、HHGにおける絡み合いの特徴を探求する最先端技術を確立し、より複雑な物質系の超高速なXUVおよび超高速状態における「真の量子」多光子状態の分析と工学の道を開く。
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