論文の概要: Wave-particle duality of unpolarized photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.25738v1
- Date: Mon, 25 May 2026 11:49:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-26 19:50:19.847857
- Title: Wave-particle duality of unpolarized photons
- Title（参考訳）: 非偏光子の波-粒子双対性
- Authors: Naofumi Abe, Keiichi Edamatsu,
- Abstract要約: 本稿では,各経路情報量を適切に定量化する識別可能性の尺度D$を紹介する。
完全混合(非偏光化)状態で生成した真の単一光子を用いて,$V$と$D$を実験的に評価した。
- 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: Photons in a two-path interferometer best embody wave-particle duality (WPD), which is a core concept of quantum theory. So far, the WPD relation is commonly written as $V^2+D^2 \leq 1$, where $V$ is the interference fringe visibility and $D$ is path distinguishability, i.e., the distinguishability of which path a photon passed. This inequality is saturated only when the which-way marker (WWM), which embodies which-path information (WPI) via an internal degree of freedom of photons, such as polarization, is in a pure state. For mixed-state WWM, conventionally defined distinguishability underestimates the amount of WPI and thus does not saturate the WPD relation. Here, we introduce a generalized measure of distinguishability $D$ that properly quantifies the WPI and saturates the WPD relation for all pure- and mixed-state WWM within a purification-based framework. To this end, mixed-state WWM is treated as a result of entanglement formation between the WWM and an external degree of freedom, e.g., environment, and $D$ is defined so that it incorporates the total WPI shared between the WWM and the environment. We show that $D$ thus defined is experimentally quantifiable, independently of $V$, without access to the environment. We experimentally evaluate $V$ and $D$ using true single photons generated in the completely mixed (unpolarized) state, and thus verify the saturated WPD relation.
- Abstract（参考訳）: 2パス干渉計の光子は、量子論の中核的な概念である波動-粒子双対性(WPD)を最も具現化している。
今のところ、WPD関係は一般に$V^2+D^2 \leq 1$と書かれており、$V$は干渉縞の可視性、$D$は経路の可視性、すなわち光子が通過した経路の可視性である。
この不等式は、偏光のような光子の内的自由度によって経路情報(WPI)を具現化する一方のマーカー(WWM)が純粋な状態である場合にのみ飽和する。
混合状態WWMの場合、従来定義された識別性はWPIの量を過小評価するので、WPD関係は飽和しない。
本稿では,WPIを適切に定量化し,純状態および混合状態WWMのWPD関係を浄化ベースのフレームワークで飽和させる,識別可能性の一般化尺度D$を紹介する。
この目的のために、混合状態WWMをWWMと外部自由度との絡み合いの結果として処理し、WWMと環境の間で共有される総WPIを組み込むように、例えば、環境、および$D$を定義する。
したがって、$D$の定義は、環境へのアクセスなしに、$V$とは独立に実験的に定量化可能であることを示す。
完全混合(非偏光化)状態で生成した真の単一光子を用いて,$V$および$D$を実験的に評価し,飽和WPD関係を検証した。
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