論文の概要: Quantum Coherence in Reflected and Refracted Beams: A Van Cittert-Zernike Approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12968v1
- Date: Mon, 15 Dec 2025 04:12:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.529413
- Title: Quantum Coherence in Reflected and Refracted Beams: A Van Cittert-Zernike Approach
- Title（参考訳）: 反射・屈折ビームにおける量子コヒーレンス:Van Cittert-Zernikeアプローチ
- Authors: Yuetao Chen, Gaiqing Chen, Jin Wang, Qiang Ma, Shoukang Chang, Shaoyan Gao,
- Abstract要約: 我々は、光ビームのコヒーレンス偏光特性が反射と屈折の影響、およびその後の伝播によってこれらの性質がどのように進化するかを示す。
我々の研究は、量子状態制御のための堅牢で非コヒーレンス回避機構を確立し、量子光学におけるコヒーレンスの基本的理解を促進する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.983208024300401
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent advances in quantum optics have highlighted the critical role of spatial propagation in controlling the quantum coherence of light beams. However, the evolution of quantum coherence for light beams undergoing fundamental optical processes at dielectric interfaces remains unexplored. Furthermore, manipulating multiphoton correlations typically requires complex interactions that challenge few-photon level implementation. Here, we introduce a quantum van Cittert-Zernike theorem for light beams, describing how their coherence-polarization properties are influenced by reflection and refraction, as well as how these properties evolve upon subsequent propagation. Our work demonstrates that the quantum statistics of photonic systems can be controllably modified through the inherent polarization coupling arising from reflection and refraction at an interface, without relying on conventional light-matter interactions. Our approach reveals regimes where thermal light can exhibit sub-Poissonian statistics with fluctuations below the shot-noise level through post-selected measurements, and this statistical property can be tuned by the incident angle. Remarkably, this quantum statistical modification is governed by a scaling law linking beam collimation to far-field thermalization. Our work establishes a robust, decoherence-avoiding mechanism for quantum state control, advancing the fundamental understanding of coherence in quantum optics and opening new avenues for applications in quantum information and metrology.
- Abstract（参考訳）: 量子光学の最近の進歩は、光の量子コヒーレンス制御における空間伝播の重要な役割を強調している。
しかし、誘電体界面で基本光学過程を行う光の量子コヒーレンスの発展は未解明のままである。
さらに、多光子相関を操作するには、通常は数光子レベルの実装に挑戦する複雑な相互作用を必要とする。
ここでは、光ビームに対する量子バンシッター・ツェンニークの定理を導入し、それらのコヒーレンス偏光特性が反射と屈折の影響、およびその後の伝播によってこれらの性質がどのように進化するかを説明する。
本研究は, 従来の光物質相互作用に頼らずに, 界面の反射や屈折に起因する固有偏光結合によって, フォトニック系の量子統計を制御的に修正できることを実証する。
提案手法は, 選択後測定により, ショットノイズレベル以下の揺らぎで, 熱光がポアソニアン準統計を呈する機構を明らかにし, この統計特性を入射角度で調整することができる。
興味深いことに、この量子統計修正は、ビームコリメーションと遠距離場熱化を結びつけるスケーリング法則によって制御される。
我々の研究は、量子状態制御のための堅牢で非コヒーレンス回避機構を確立し、量子光学におけるコヒーレンスの基本的理解を進め、量子情報やメトロジーへの応用のための新たな道を開く。
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