論文の概要: High-harmonic generation driven by temporal-mode quantum states of light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06602v1
• Date: Sun, 07 Dec 2025 00:04:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.427209
• Title: High-harmonic generation driven by temporal-mode quantum states of light
• Title（参考訳）: 光の時間モード量子状態による高調波発生
• Authors: Juan M. González-Monge, Johannes Feist,
• Abstract要約: 我々は、電磁場の時間モード展開に基づく光の量子状態によって駆動される高調波発生の理論的枠組みを開発する。 光の量子状態によって駆動される自由空間HHGは、平均的な半古典計算によって正確に記述されることを示す。 極小モード体積のナノフォトニック環境を,光子強磁場過程が真に量子的シグネチャを示す可能性のあるプラットフォームとして論じる。
• 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: We develop a theoretical framework for high-harmonic generation (HHG) driven by quantum states of light based on a temporal-mode expansion of the electromagnetic field. This approach extends previous single plane-wave mode treatments to realistic pulse configurations, resolving conceptual inconsistencies arising from non-normalizable infinite plane waves and establishing consistency between analytical and numerical methods. We derive a correction factor that quantifies deviations from the single-mode approximation and show that it remains below $10^{-4}$ for intensities typical of HHG ($\sim 10^{14}~$W/cm$^2$). This result confirms that free-space HHG driven by any quantum state of light is accurately described by averaging semi-classical calculations over the Husimi distribution, with no observable genuine quantum effects. The absence of such effects is attributed to the large photon numbers ($\sim 10^{11}$) required to reach HHG intensities in free space, which render quantum fluctuations negligible. We discuss nanophotonic environments with ultrasmall mode volumes as potential platforms where few-photon strong-field processes could exhibit genuine quantum signatures.
• Abstract（参考訳）: 我々は、電磁場の時間モード展開に基づく光の量子状態によって駆動される高調波発生(HHG)の理論的枠組みを開発する。 このアプローチは、従来の単一平面モード処理を現実的なパルス構成に拡張し、非正規化不可能な無限平面波から生じる概念的不整合を解消し、解析的手法と数値的手法の整合性を確立する。 単モード近似から偏差を定量化する補正係数を導出し、HHG(\sim 10^{14}~$W/cm$^2$)の強度に対して10^{-4}$以下であることを示す。 この結果は、任意の光の量子状態によって駆動される自由空間 HHG が、観測可能な真の量子効果を持たず、フシミ分布上の半古典的な計算を平均化することによって正確に記述されることを確認する。 このような効果の欠如は、自由空間におけるHHG強度に到達するために必要な大きな光子数(\sim 10^{11}$)によるもので、量子ゆらぎは無視できる。 極小モードの容量を持つナノフォトニック環境を,光の少ない強磁場プロセスが真の量子シグネチャを示す可能性のあるプラットフォームとして論じる。

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