論文の概要: Quantum optomechanics of lossy bodies: general approach and structured squeezed vacuum effects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.05864v1
- Date: Tue, 07 Apr 2026 13:25:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-08 17:42:09.852788
- Title: Quantum optomechanics of lossy bodies: general approach and structured squeezed vacuum effects
- Title（参考訳）: 損失物体の量子オプティメクス : 一般アプローチと構造化真空効果
- Authors: Alessandro Ciattoni,
- Abstract要約: 外部量子照明下での自由空間における巨視的損失物体が経験する全体的な光学的力について検討する。
散乱場を異方性で多重モードの圧縮真空状態で駆動することにより、電磁量子ゆらぎの空間的プロファイルを設計して、回転対称性の破れを示すことができる。
我々は、熱平衡の制約を超えて動作するマクロ量子光学の一般的な定式化を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 51.56484100374058
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate the overall optomechanical force experienced by a macroscopic lossy object in free space under external quantum illumination. To this end, utilizing the Modified Langevin Noise Formalism (MLNF), we derive the time-averaged expectation value of the Maxwell stress tensor for a non-equilibrium scenario in which the incoming scattering field is prepared in an arbitrary mixed quantum state, while the medium-assisted field is maintained in local thermal equilibrium. In the limit of full radiation-matter thermal equilibrium, our expression exactly recovers the well-known fluctuation-dissipation relation governing the Casimir effect, and, under coherent illumination, it yields the standard classical radiation pressure. We demonstrate that by driving the scattering field with an anisotropic, multimode squeezed vacuum state, the spatial profile of the electromagnetic quantum fluctuations can be engineered to exhibit broken rotational symmetry, thereby inducing a purely quantum mechanical force acting on the object. Such mechanical interaction is generated in the strict absence of a mean field, $\langle\hat{\mathbf{E}}\rangle=0$, and its non-classical nature is evidenced by its reliance on second-order field correlations $\langle\hat{\mathbf{E}}^2\rangle$, unlike classical optical radiation pressure governed by the squared mean field $\langle\hat{\mathbf{E}}\rangle^2$. Applying this exact formulation to a homogeneous lossy sphere, we demonstrate the experimental feasibility of the effect using realistic material parameters and optical estimations. Ultimately, we establish a general formalism for macroscopic quantum optomechanics that operates beyond the constraints of thermal equilibrium, enabling the prediction of regimes where the purely quantum force circumvents classical mean fields and shot noise while preserving the object's macroscopic quantum coherence.
- Abstract（参考訳）: 外部量子照明下での自由空間における巨視的損失物体が経験する全体的な光学的力について検討する。
この目的のために、修正ランゲヴィンノイズ形式(MLNF)を用いて、任意の混合量子状態において散乱場が生成される非平衡シナリオに対して、マックスウェル応力テンソルの時間平均期待値を導出し、中アシスト場は局所熱平衡で維持する。
完全放射物質熱平衡の限界では、カシミール効果を支配下にあるよく知られたゆらぎ・散逸関係を正確に回復し、コヒーレント照明の下では標準の古典的放射圧が得られる。
散乱場を異方性・多モード圧縮真空状態で駆動することにより、電磁量子ゆらぎの空間的プロファイルを設計して破壊的な回転対称性を示し、物体に作用する純粋に量子力学的力をもたらすことを示した。
そのような機械的相互作用は平均場の厳密な欠如($\langle\hat{\mathbf{E}}\rangle=0$)で生成され、その非古典的性質は二階場相関($\langle\hat{\mathbf{E}}^2\rangle$)に依存することが証明されている。
この正確な定式化を均質な損失球に適用し、現実的な物質パラメータと光学的推定による効果の実験的実現可能性を示す。
最終的に、熱平衡の制約を超えて動作するマクロ量子光学の一般的な定式化を確立し、純粋な量子力が古典的な平均場を回避し、物体のマクロ量子コヒーレンスを保ちながらショットノイズを発生させる状態の予測を可能にする。
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