論文の概要: Matrix Product State Theory of Few-Photon Squeezed Pulses Interacting with a Two-Level Emitter in a Waveguide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06590v1
- Date: Thu, 06 Aug 2026 21:03:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.288959
- Title: Matrix Product State Theory of Few-Photon Squeezed Pulses Interacting with a Two-Level Emitter in a Waveguide
- Title（参考訳）: 導波路における2レベルエミッタと相互作用する2光子スクイーズパルスの行列生成状態理論
- Abstract要約: 本稿では, 圧縮光の量子パルスをモデル化するためのMPS法を提案する。
我々は、圧縮状態をフォック状態のコヒーレントな重ね合わせとして表現し、非線形人口動態を探求する。
圧縮パルスが、圧縮パルスに特有の量子相関をいかに生み出すかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4369550829556578
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Squeezed light states have a special place in quantum optics with potentially profound applications in emerging quantum technologies. We present a numerically-exact matrix product states (MPS) approach to model quantum pulses of squeezed light, at the few-photon level, interacting with a two-level system in a waveguide environment. We represent the squeezed state as a coherent superposition of Fock states and explore the nonlinear population dynamics as well as multi-photon correlation functions that emerge. We show how the squeezed pulse can create quantum correlations that are unique to squeezed pulses, including $\langle b(t) b(t+t')\rangle$ for transmitted fields as well as $\langle b^\dagger(t) b^\dagger(t+t') b(t+t') b(t) \rangle$. We also demonstrate how $\langle b(t) b(t+t') \rangle$, a first-order correlation function, shows nonlinear photon correlations that are similar to those known and measured for two-photon scattering states. Finally, we also study the squeezed spectra of the pulse before and after interacting with the two-level system, and highlight the role of the spectral bandwidth of the incident pulse. The MPS theory allows the modeling of arbitrary bandwidth squeezing without making any Markov and Born approximations for the light-matter interaction processes, and can easily be extended to waveguide systems with multiple emitters and time-delayed feedback.
- Abstract（参考訳）: スクイーズ光状態は量子光学において特別な位置にあり、新興量子技術において潜在的に深い応用がある。
本稿では, 数光子レベルにおいて, 導波路環境下での2レベルシステムと相互作用し, 圧縮光の量子パルスをモデル化するための, 数値的エクササイズ行列積状態(MPS)アプローチを提案する。
我々は、圧縮状態をフォック状態のコヒーレントな重ね合わせとして表現し、非線形人口動態と出現する多光子相関関数を探索する。
例えば、送信されたフィールドに対して$\langle b(t) b(t+t')\rangle$と$\langle b^\dagger(t) b^\dagger(t+t') b(t+t') b(t) \rangle$である。
また、一階相関関数である$\langle b(t) b(t+t') \rangle$は、2光子散乱状態において既知のものと類似した非線形光子相関を示す。
最後に,2レベルシステムとの相互作用前後のパルスの圧縮スペクトルについて検討し,入射パルスのスペクトル帯域幅の役割を明らかにする。
MPS理論は、マルコフとボルンによる光物質相互作用過程の近似を作らずに任意の帯域幅のスクイーズをモデル化することができ、複数のエミッタと時間遅延フィードバックを持つ導波管系に容易に拡張できる。
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