論文の概要: A general framework for interactions between electron beams and quantum optical systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.21385v1
- Date: Thu, 29 Jan 2026 08:20:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-30 16:22:49.666264
- Title: A general framework for interactions between electron beams and quantum optical systems
- Title（参考訳）: 電子ビームと量子光学系との相互作用のための一般的な枠組み
- Authors: Jakob M. Grzesik, Aviv Karnieli, Charles Roques-Carmes, Dylan S. Black, Trung Kiên Lê, Olav Solgaard, Shanhui Fan, Jelena Vučković,
- Abstract要約: 任意の電磁環境下で量子化された境界系と相互作用する自由電子ビームのダイナミクスを記述するための理論的枠組みを提供する。
これにより、量子光学ツールボックスが拡張され、ナノスケールでの高度に調整可能な量子制御、イメージング、分光への応用のために自由電子ビームが組み込まれる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.04497001527881303
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We provide a theoretical framework to describe the dynamics of a free-electron beam interacting with quantized bound systems in arbitrary electromagnetic environments. This expands the quantum optics toolbox to incorporate free-electron beams for applications in highly tunable quantum control, imaging, and spectroscopy at the nanoscale. The framework recovers previously studied results and shows that electromagnetic environments can amplify the intrinsically weak coupling between a free-electron and a bound electron to reach previously inaccessible interaction regimes. We leverage this enhanced coupling for experimentally feasible protocols in coherent qubit control and towards the nondestructive readout and projective control of the electron beam's quantum-number statistics. Our framework is broadly applicable to microwave-frequency qubits, optical nanophotonics, cavity quantum electrodynamics, and emerging platforms at the interface of electron microscopy and quantum information.
- Abstract（参考訳）: 任意の電磁環境下で量子化された境界系と相互作用する自由電子ビームのダイナミクスを記述するための理論的枠組みを提供する。
これにより、量子光学ツールボックスが拡張され、ナノスケールでの高度に調整可能な量子制御、イメージング、分光への応用のために自由電子ビームが組み込まれる。
この枠組みは、以前に研究された結果を回復し、電磁環境が、自由電子と有界電子との本質的に弱い結合を増幅し、それまで到達不能な相互作用状態に達することを示した。
我々は、この強化結合を、コヒーレント量子ビット制御における実験的に実現可能なプロトコルと、電子ビームの量子数統計の非破壊的読み出しおよび射影的制御に活用する。
我々のフレームワークは、マイクロ波量子ビット、光ナノフォトニクス、空洞量子力学、電子顕微鏡と量子情報のインターフェースにおける新興プラットフォームに広く応用できる。
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