論文の概要: Quantum Pump Depletion and Multicomponent Schrödinger-Cat-Like States in Doubly Pumped Intraresonance Kerr Microresonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.19085v1
• Date: Wed, 17 Jun 2026 13:55:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 08:56:30.349306
• Title: Quantum Pump Depletion and Multicomponent Schrödinger-Cat-Like States in Doubly Pumped Intraresonance Kerr Microresonators
• Title（参考訳）: 二重励起共振ケーラーマイクロ共振器における量子ポンプの劣化と多成分シュレーディンガー-キャット様状態
• Authors: Ranjit Singh, Alexander E. Teretenkov,
• Abstract要約: 二重励起Kerrマイクロ共振器における量子ポンプの劣化と非ガウス状態発生について検討する。 結果は、Kerr共振器における対称性に編成された非ガウス状態への経路として、量子不足したKerr内共振ダイナミクスを同定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 46.07145155913717
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate quantum pump depletion and non-Gaussian state generation in doubly pumped Kerr microresonators operating in the intraresonance regime. The pump modes are treated quantum mechanically rather than as undepleted classical amplitudes, allowing pump depletion, back-action, entanglement generation, quadrature fluctuations, and Wigner-function negativity to emerge from the same multimode dynamics. Starting from the Kerr four-wave-mixing selection rule, we distinguish an effective resonant photon-conversion model from the full Kerr Hamiltonian containing self-phase modulation (SPM), cross-phase modulation (XPM), and four-wave mixing (FWM). The reduced model isolates the photon-conversion network responsible for the discrete $\mathbb{Z}_{n+1}$ phase structure, whereas the full model retains operator-valued nonlinear Kerr phases. For the \(n=2\) intraresonance branch, the four-mode reduced initial-value problem with fixed coherent pump phases has a residual \(\mathbb{Z}_3\) symmetry and generates cat-like Wigner structures near the interaction length at which the generated-mode population \(\langle n_1\rangle\) is maximal and the pump population \(\langle n_0\rangle\) is strongly depleted. The resulting states are not the canonical even or odd coherent states of Dodonov, Malkin, and Man'ko, but multicomponent Schrödinger-cat-like states characterized by Wigner negativity, non-Poissonian statistics, pump-mode quadrature squeezing, and large single-mode Schmidt numbers. Comparison of the reduced and full Kerr dynamics shows that uncompensated SPM/XPM-induced phase shearing suppresses the interference fringes and Wigner negativity responsible for the clearest cat-like signatures. These results identify quantum-depleted intraresonance Kerr dynamics as a route to symmetry-organized non-Gaussian states in Kerr resonators.
• Abstract（参考訳）: 共振系で動作する二重励起ケーラーマイクロ共振器における量子ポンプの劣化と非ガウス状態の発生について検討した。 ポンプモードは古典振幅としてではなく、量子力学的に扱われ、ポンプの劣化、バックアクション、絡み合いの発生、四次ゆらぎ、ウィグナー関数の負性は、同じマルチモード力学から生じる。 まず, 自己位相変調 (SPM), クロスフェーズ変調 (XPM), 四波混合 (FWM) を含むフルカー・ハミルトニアンから, 有効共振光子変換モデルを抽出した。 縮小モデルは、離散的な$\mathbb{Z}_{n+1}$相構造に責任を持つ光子変換ネットワークを分離するが、フルモデルは作用素値の非線形カー位相を保持する。 固定コヒーレントポンプ位相を持つ4モード縮小初期値問題である \(n=2\) は、残差 \(\mathbb{Z}_3\) 対称性を持ち、生成モード群 \(\langle n_1\rangle\) が極大であり、ポンプ群 \(\langle n_0\rangle\) が強く枯渇する相互作用長付近で猫のようなウィグナー構造を生成する。 結果として得られる状態は、ドドノフ、マルキン、マンコの正則的あるいは奇直なコヒーレントな状態ではなく、ウィグナーの負性、非ポアソン統計、ポンプモードの四次スキーズ、大きな単モードシュミット数によって特徴づけられるシュレーディンガー・キャットのような多成分状態である。 SPM/XPMにより誘導される位相せん断は、最も鮮明な猫様のシグネチャの原因となる干渉縞とウィグナー負性を抑制する。 これらの結果は、Kerr共振器における対称性に編成された非ガウス状態への経路として、量子不足したKerr内共振ダイナミクスを同定する。

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