論文の概要: Quantum Resource Theory of Lasers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.19749v1
• Date: Mon, 23 Feb 2026 11:59:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.794129
• Title: Quantum Resource Theory of Lasers
• Title（参考訳）: レーザーの量子資源理論
• Authors: Yannik Brune, Marius Cizauskas, Marc Aßmann,
• Abstract要約: 資源理論の観点からレーザーの量子コヒーレンス特性について検討する。 レーザー光の最大量子コヒーレンスは、自発放出と脱相レーザー場状態の純度に制約されていることを示す。
• 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: Lasers serve as the fundamental workhorses of photonic quantum technologies, with perfectly coherent light fields being essential for many protocols that generate nonclassical light, implement coherent control schemes, and initialize qubits. However, no laser is absolutely ideal and the implications of deviations from perfect coherence in quantum technological tasks remain unclear. In this study, we theoretically and experimentally explore the quantum coherence properties of lasers from a resource theory perspective, establishing a significant connection between photonics, quantum optics, and quantum information science. We demonstrate that the maximum achievable quantum coherence for laser light is constrained by spontaneous emission and the purity of the dephased laser field state. As a critical example application in quantum information protocols, we show that the quantum coherence of a laser field with a given mean photon number directly governs the maximum purity attainable when initializing a qubit in a superposition state through resonant driving. Our findings are highly relevant for bridging applied physics and engineering with integrated photonic quantum technologies and resource theories, paving the way for reliable benchmarking of various coherent light sources for applications in photonics and quantum protocols.
• Abstract（参考訳）: レーザーは光量子技術の基本的なワークホースとして機能し、非古典的な光を生成し、コヒーレント制御スキームを実装し、量子ビットを初期化する多くのプロトコルにおいて、完全にコヒーレントな光場が不可欠である。 しかし、レーザーは絶対理想的ではなく、量子技術タスクにおける完全コヒーレンスからの偏差の影響は未だ不明である。 本研究では、資源理論の観点からレーザーの量子コヒーレンス特性を理論的に実験的に探求し、フォトニクス、量子光学、量子情報科学と重要な関係を確立する。 レーザー光の最大量子コヒーレンスは、自発放出と脱相レーザー場状態の純度によって制約されることを示した。 量子情報プロトコルにおける臨界例として、与えられた平均光子数を持つレーザー場の量子コヒーレンスが、共振駆動により重畳状態の量子ビットを初期化する際に、達成可能な最大純度を直接支配することを示す。 本研究は,フォトニック・量子技術と資源理論を統合した応用物理学・工学のブリッジ化と,フォトニック・量子プロトコルへの応用のための様々なコヒーレント・光源の信頼性の高いベンチマーク手法の開発に深く関わっている。

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