論文の概要: Electron-Photon Spatial Entanglement in Coherent Cathodoluminescence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.23335v1
- Date: Fri, 22 May 2026 07:52:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.251414
- Title: Electron-Photon Spatial Entanglement in Coherent Cathodoluminescence
- Title（参考訳）: コヒーレントカソードルミネッセンスにおける電子-光子空間の絡み合い
- Authors: Tatsuro Yuge, Ryo Okamoto, Takumi Sannomiya, Keiichirou Akiba,
- Abstract要約: コヒーレントカソードルミネッセンスで生成した電子-光子対の量子状態を記述する理論的枠組みを提案する。
蛍光スペクトルを用いて散乱状態を直接表現することにより, サブシステム純度とアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン型基準の両方を用いて絡み合いを評価する。
我々の分析では、電子の横方向と縦方向のコヒーレンス、および光子のスペクトル幅の役割を明らかにし、強い空間的絡み合いが生じる条件を明らかにする。
- 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: Electron-photon quantum entanglement in an electron microscope paves the way for a new quantum platform, enabling the integration of quantum functionalities into electron microscopy and opening opportunities for quantum imaging and quantum sensing at the nanoscale. To realize such a platform, it is crucial to understand the degree and nature of electron-photon entanglement in cathodoluminescence (CL). However, its dependence on electron-beam properties, particularly transverse coherence, remains unclear. Here, we present a theoretical framework describing the quantum state of an electron-photon pair generated in coherent CL, specifically for transition radiation. By expressing the scattered state directly via the luminescence spectrum, we evaluate the entanglement using both subsystem purity and an Einstein-Podolsky-Rosen-type criterion. These two measures enable a clear distinction between wave-like, particle-like, and classical regimes in terms of spatial and momentum entanglement in the electron-photon system. Our analysis identifies the roles of the electron's transverse and longitudinal coherence, as well as the photon's spectral width, and reveals the conditions under which strong spatial entanglement emerges. This unified perspective clarifies the nature of electron-photon quantum correlations in coherent CL, leading to quantum-enabled functionalities in electron microscopy.
- Abstract（参考訳）: 電子顕微鏡における電子-光子量子絡み合いは、新しい量子プラットフォームへの道を開き、量子機能の電子顕微鏡への統合を可能にし、ナノスケールでの量子イメージングと量子センシングの機会を開く。
このようなプラットフォームを実現するためには、カソードルミネッセンス(CL)における電子-光子絡み合いの程度と性質を理解することが不可欠である。
しかし、その電子ビーム特性、特に横コヒーレンスへの依存はいまだに不明である。
本稿では,コヒーレントCLで生成した電子-光子対の量子状態を記述する理論的枠組みについて述べる。
蛍光スペクトルを用いて散乱状態を直接表現することにより, サブシステム純度とアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン型基準の両方を用いて絡み合いを評価する。
これらの2つの測度は、電子-光子系における空間的および運動量的絡み合いの観点から、波状、粒子状、古典的状態の明確な区別を可能にする。
我々の分析では、電子の横方向と縦方向のコヒーレンス、および光子のスペクトル幅の役割を明らかにし、強い空間的絡み合いが生じる条件を明らかにする。
この統一された視点は、コヒーレントCLにおける電子-光子量子相関の性質を明らかにし、電子顕微鏡における量子可能な機能をもたらす。
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