論文の概要: Photon blockade effect from synergistic optical parametric amplification and driving force in Kerr-medium single-mode cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01819v1
• Date: Mon, 05 Jan 2026 06:20:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:22.781233
• Title: Photon blockade effect from synergistic optical parametric amplification and driving force in Kerr-medium single-mode cavity
• Title（参考訳）: Kerr-medium単一モード共振器における光パラメトリック増幅と駆動力による光子遮断効果
• Authors: Zhang Zhiqiang,
• Abstract要約: 本研究では,Kerr非線形空洞とOPAを含むハイブリッド量子系における光子遮断制御について検討する。 また、Kerrの非線形性の影響についても検討し、幅広いKerr強度にわたって光子遮断は頑健である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This work investigates photon blockade control in a hybrid quantum system containing a Kerr-nonlinear cavity coupled to an optical parametric amplifier (OPA). The dynamics are governed by a master equation derived from an effective Hamiltonian that includes cavity decay.To obtain analytical solutions, the system's quantum state is expanded in the Fock basis up to the two-photon level. Solving the steady-state Schrodinger equation yields probability amplitudes and the analytical conditions for optimal photon blockade. Results confirm that photon blockade is achievable with suitable parameters. Excellent agreement is found between the analytical solutions and numerical simulations for the steady-state, equal-time second-order correlation function, validating both the analytical method and the blockade effect.Numerically, the average intracavity photon number increases significantly under resonance, providing a theoretical pathway for enhancing single-photon source brightness. Furthermore, the driving phase is shown to regulate the optimal blockade region: it shifts the parabolic region within the two-dimensional parameter space of driving strength and OPA nonlinearity and can even reverse its opening direction.The influence of Kerr nonlinearity is also examined. Photon blockade remains robust across a wide range of Kerr strengths. Physical analysis attributes the effect to destructive quantum interference between two distinct excitation pathways that suppress two-photon states. While Kerr nonlinearity shifts the system's energy levels, it does not disrupt this interference mechanism, explaining the effect's stability over a broad parameter range.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,光パラメトリック増幅器(OPA)に結合したKerr非線形キャビティを含むハイブリッド量子系における光子遮断制御について検討する。 力学はキャビティ崩壊を含む実効ハミルトニアンから導かれるマスター方程式によって制御され、解析解を得るために、系の量子状態はフォック基底から2光子レベルまで拡張される。 定常シュロディンガー方程式を解くと、最適な光子遮断のための確率振幅と解析条件が得られる。 その結果、光子遮断は適切なパラメータで達成可能であることが確認された。 定常2次相関関数に対する解析解と数値シミュレーションとの間には,解析法とブロッカド効果の両方を検証し,共鳴下では平均キャビティ光子数が著しく増加し,単一光子源輝度を向上させる理論的経路を提供する。 さらに、駆動位相は、駆動強度とOPA非線形性の2次元パラメータ空間内の放物線領域をシフトさせ、その開口方向を反転させることができ、カー非線形性の影響も検討した。 光子遮断は、広い範囲のカーの強度で頑丈なままである。 物理的解析は、2光子状態を抑制する2つの異なる励起経路間の破壊的な量子干渉の効果を特徴としている。 カーの非線形性は系のエネルギーレベルをシフトさせるが、この干渉機構を妨害するものではなく、広いパラメータ範囲における効果の安定性を説明する。

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