論文の概要: An efficient framework for quantum dynamics driven by nonclassical light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22303v1
- Date: Fri, 24 Apr 2026 07:35:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-27 15:36:26.381389
- Title: An efficient framework for quantum dynamics driven by nonclassical light
- Title（参考訳）: 非古典的な光によって駆動される量子力学の効率的な枠組み
- Authors: Sheng-Wen Li, Zeyang Liao, Mao-Xin Liu,
- Abstract要約: 非古典的な光パルスによって駆動される量子系の力学を理解することは困難である。
私たちはこのタスクをトラクタブルにするための効率的なフレームワークを導入します。
非古典パルスの高次光コヒーレンスにより系力学がどう影響するかを明確に解釈する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0000014968740483
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Understanding quantum system dynamics driven by nonclassical light pulses is challenging, particularly for general light states with large photon numbers. Here we introduce an efficient framework that makes this task tractable. By introducing a pulse-shaped P-representation, the exact quantum evolution is decomposed into a mixture of many independent quasi-classical branches, each governed by a standard master equation with a classical pulse which can be solved efficiently. As an illustration, for a two-level system interacting with an exponential pulse, we first find out the exact analytical solutions to the Bloch equations in each quasi-classical branch, and then by taking proper P-function average over all branches, the full system dynamics driven by nonclassical light pulses is analytically obtained. For the one-photon and two-photon cases, our method well reproduces the previous exact results either analytically or numerically. Crucially, our approach scales efficiently to more complex light states (Fock, thermal, squeezed vacuum states) with large photon numbers ($N\sim 100$). We further provide a clear physical interpretation how the system dynamics is influenced through the high-order optical coherence of the nonclassical pulses. This work provides a unified and computationally efficient route and a useful starting point to explore more complex quantum dynamics driven by nonclassical light in quantum optics and quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 非古典的な光パルスによって駆動される量子系の力学を理解することは、特に大きな光子数を持つ一般的な光状態において困難である。
ここでは、このタスクをトラクタブルにする効率的なフレームワークを紹介します。
パルス型P表現を導入することにより、正確な量子進化は、多くの独立した準古典分岐の混合に分解され、それぞれが標準マスター方程式と、効率よく解ける古典パルスによって支配される。
実例として、指数パルスと相互作用する2レベル系について、まず、準古典枝の各分岐におけるブロッホ方程式の正確な解析解を見つけ、次に、すべての分岐に対して適切なP-関数平均をとることにより、非古典的な光パルスによって駆動される全系ダイナミクスを解析的に得る。
1光子と2光子の場合、解析的にも数値的にも前の正確な結果をよく再現する。
重要なことに、我々のアプローチはより複雑な光状態(フォック、熱、圧縮された真空状態)と大きな光子数(N\sim 100$)に効率的にスケールする。
さらに、非古典パルスの高次光コヒーレンスにより、系の力学がどう影響するかを明確に解釈する。
この研究は、量子光学や量子情報処理において、非古典的な光によって駆動されるより複雑な量子力学を探求するための、統一的で計算的に効率的な経路と有用な出発点を提供する。
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