[論文レビュー] Quantum uncertainties in coupled harmonic oscillator

Abir Bandyopadhyay, Jagdish Rai|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 1995

Photonic and Optical Devices被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、二つの相互作用する光モードをモデル化する二つの結合した調和振動子系における量子不確定性および光子統計の特性を調査する。回転波近似（RWA）のもとで、一方のモードが初期に圧縮状態にあり、他方がコherent状態にある場合、圧縮と非ポisson的光子統計がモード間で転送可能であることを示している。転送効率は相互作用時間および初期の圧縮度に依存する。

ABSTRACT

In this paper we analyze the quantum uncertainties and the photon statistics in the interaction between the two modes of radiation by treating them as coupled harmonic oscillator with the motivation of controlling quantum properties of one light beam by another. Under the rotating wave approximation (RWA) we show that if initially one of the modes is coherent and the other one squeezed, then the squeezing and non-Poissonianness of the photon statistics can transfer from one mode to the other. We give a parametric study of these properties depending upon interaction time and the degree of initial squeezing in one of the modes.

研究の動機と目的

• 二つの相互作用する光モードを表す二つの結合した調和振動子系における量子不確定性および光子統計の時間発展を理解すること。
• 結合を介して別の光モードを操作することによって、ある光モードの量子的性質を制御できる可能性を探ること。
• 圧縮や非ポisson的統計のようないくつかの非古典的特徴がモード間でどのように転送されるかを調査すること。
• この転送が相互作用時間および初期の圧縮パラメータにどのように依存するかを分析すること。
• 回転波近似（RWA）下での量子状態の時間発展に関するパラメトリックな研究を提供すること。

提案手法

• 回転波近似（RWA）下でのハミルトニアンを用いて、二つの光モード間の相互作用を結合した調和振動子としてモデル化すること。
• 初期状態を仮定：一方のモードをコherent状態、他方を圧縮状態とする。
• 時間に依存する摂動論および量子力学的時間発展を用いて、量子不確定性および光子統計のダイナミクスを追跡すること。
• 四分位数分散の時間発展を分析して、圧縮の転送を定量的に評価すること。
• マンドルQパラメータを用いて光子統計を評価し、非ポisson的挙動を評価すること。
• 相互作用時間および初期の圧縮度を変化させたパラメトリックな研究を実施し、転送効率をマッピングすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子光学系において、二つの結合した調和振動子モード間で圧縮が転送可能か？
• RQ2 初期の圧縮度の程度が、モード間での非古典的特徴の転送にどのように影響するか？
• RQ3 相互作用時間が、量子不確定性および光子統計の転送にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 光子統計の非ポisson的性質が、どのような条件下でモード間で転送されるか？
• RQ5 回転波近似（RWA）は、観察された量子状態の転送の妥当性およびダイナミクスにどのように影響を及えるか？

主な発見

• RWAのもとで、初期に圧縮状態にあったモードから、初期にコherent状態にあったモードへと圧縮が時間経過とともに効果的に転送される。
• 圧縮転送の度合いは相互作用時間とともに増加し、最大値に達した後、振動的減衰を示す。
• 負のマンドルQパラメータによって示される非ポisson的光子統計が、圧縮モードからコherentモードへと転送される。
• 圧縮および非ポisson的統計の両方の転送効率は、初期の圧縮パラメータに敏感に依存する。
• 量子不確定性には周期的リヴァイバルを示す振動的挙動が見られ、圧縮および光子統計の特徴が周期的に再発現する。
• 回転波近似は、量子状態の時間発展を安定的かつ解析的に取り扱える形で記述可能であり、転送メカニズムの妥当性を裏付けている。