論文の概要: Weak-Field Expansion: A Time-Closed Solution of Quantum Three-Wave Mixing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.29869v1
- Date: Tue, 31 Mar 2026 15:23:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-01 15:25:03.742047
- Title: Weak-Field Expansion: A Time-Closed Solution of Quantum Three-Wave Mixing
- Title（参考訳）: 弱場展開:量子3波混合の時間割解法
- Authors: Hanzhong Zhang, Avi Pe'er,
- Abstract要約: 我々は強駆動の存在下で三線型ボソニックハミルトニアン系のハイゼンベルク進化を導出する。
入力場振幅の順にハミルトンプロパゲータの摂動展開を用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9023847175654603
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a systematic derivation of the Heisenberg evolution of a trilinear bosonic Hamiltonian system in presence of a strong drive beyond the standard approximation of a classical, undepleted driving field. We employ a perturbative expansion of the Hamiltonian propagator in orders of the input field amplitudes, as opposed to the standard Baker-Campbell-Hausdorff (BCH) expansion of the propagator in orders of time. Our method automatically provides time-closed expressions; and converges considerably faster than BCH, especially in the regime of high parametric gain because the small parameter it uses is natural to the problem. We obtain the well-known quantum solution for optical parametric amplification of down-conversion simply as the first order of the expansion, and present the rigorous procedure to derive higher order corrections one by one. To demonstrate the utility of higher corrections, we discuss the 2nd order correction to the pump field as an ideal detector of time-energy entanglement in parametric down-conversion. We also use the 3rd order correction to calculate the limits on the fidelity of quantum state-transfer from one optical mode to another using sum/difference frequency generation, due to the quantum properties of the strong driving field.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,古典的,非重複な駆動場の標準近似を超えた強い駆動の存在下で,三線型ボソニック・ハミルトン系のハイゼンベルク進化の体系的導出について述べる。
入力場振幅の順にハミルトンプロパゲータの摂動展開を用いるが、時間順に標準のベーカー・カンベル・ハウスドルフ(BCH)のプロパゲータ拡張とは対照的である。
提案手法は時間閉式を自動的に提供し,特に高パラメトリックゲイン状態において,BCHよりもはるかに高速に収束する。
我々は、展開の第1次として単純にダウンコンバージョンを光学パラメトリック増幅するためのよく知られた量子解を求め、高次補正を1つずつ導出する厳密な手順を示す。
高次補正の有用性を示すために、パラメトリックダウンコンバージョンにおける時間エネルギー絡みの理想的な検出器としてポンプ場への第2次補正について論じる。
また、第3次補正を用いて、強い駆動場の量子特性により、ある光モードから別の光モードへの量子状態移動の完全性の限界を計算する。
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