Квантовий аналіз невиродженого трирівневого лазера з спонтанним випромінюванням і вакуумним резервуаром за відсутністю шуму
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe63.11.969Ключові слова:
operator dynamics, quadrature squeezing, second-order correlations, photon entanglementАнотація
Аналiзуються квантовi властивостi свiтла резонатора вiд когерентно збудженого невиродженого трирiвневого лазера з вiдкритим резонатором. Лазер взаємодiє з двомодовим вакуумним резервуаром, для якого враховується нормальне впорядкування операторiв шуму. З використанням квантових рiвнянь Ланжевена для операторiв мод резонатора i рiшень еволюцiйних рiвнянь для очiкуваних величин атомних операторiв описанi властивостi стиснення, посилення змiшування i нормалiзована другого порядку кореляцiйна функцiя випромiнювання резонатора. За певних умов трирiвневий лазер генерує стисле свiтло з максимальним стисненням у резонаторi рiвним 50% нижче рiвня вакуумного стану. Виявлено, що присутнiсть спонтанного випромiнювання пiдсилює квадратурне стиснення i переплутування i зменшує середнє число фотонiв, випромiнюваних двомодовим резервуаром.
Посилання
J.M. Liu, B.S. Shi, X.F. Fan, J. Li, G.C. Guo. Wigner function description of continuous variable entanglement swapping. J. Opt. B: Quant. Semiclass. Opt. 3, 189 (2001). https://doi.org/10.1088/1464-4266/3/4/301
S.L. Braunstein, H.J. Kimble. Dense coding for continuous variables. Phys. Rev. A 61, 42302 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.61.042302
S. Lloyd and S.L. Braunstein. Quantum computation over continuous variables. Phys. Rev. Lett. 82, 1784 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.1784
S.L. Braunstein. Quantum error correction for communication with linear optics. Nature 394, 47 (1998). https://doi.org/10.1038/27850
T.C. Ralph. Continuous variable quantum cryptography. Phys. Rev. A 61, 010302 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.62.062306
A. Einstein, B. Podolsky, R. Rosen. Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Phys. Rev. 47, 777 (1935). https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.777
M.O. Scully, K. Wodkiewicz, M.S. Zubairy, J. Bergou, N. Lu, J. Meyer ter Vehn. Two-photon correlated-spontaneous-emission laser: Quantum noise quenching and squeezing. Phys. Rev. Lett. 60, 1832 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.1832
E. Alebachew. Enhanced squeezing and entanglement in a non-degenerate three-level cascade laser with injected squeezed light. Opt. Commun. 280, 133 (2007). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2007.08.017
T. Abebe. Enhancement of squeezing and entanglement in a non-degenerate three-level cascade laser with coherently driven cavity. Ukr. J. Phys. 63, No. 8, 733 (2018). https://doi.org/10.15407/ujpe63.8.733
N. Lu, F.X. Zhao, J. Bergou. Nonlinear theory of a two-photon correlated-spontaneous-emission laser: A coherently pumped two-level-two-photon laser. Phys. Rev. A 39, 5189 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.39.5189
N. Lu, S.Y. Zhu. Quantum theory of two-photon correlated-spontaneous-emission lasers: Exact atom-field interaction Hamiltonian approach. Phys. Rev. A 40, 5735 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.40.5735
C.A. Blockley, D.F. Walls. Intensity fluctuations in a frequency down-conversion process with three-level atoms Phys. Rev. A 43, 5049 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.43.5049
N.A. Ansari, J. Gea-Banacloche, M.S. Zubairy. Phase-sensitive amplification in a three-level atomic system. Phys. Rev. A 41, 5179 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.41.5179
N.A. Ansari. Effect of atomic coherence on the second-and higher-order squeezing in a two-photon three-level cascade atomic system. Phys. Rev. A 48, 4686 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.48.4686
J. Anwar, M.S. Zubairy. Quantum-statistical properties of noise in a phase-sensitive linear amplifier. Phys. Rev. A 49, 481 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.49.481
N.A. Ansari. Theory of a two-mode phase-sensitive amplifier. Phys. Rev. A 46, 1560 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.46.1560
H. Xiong, M.O. Scully, M.S. Zubairy. Correlated spontaneous emission laser as an entanglement amplifier. Phys. Rev. Lett. 94, 023601 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.023601
C.M. Caves, B.L. Schumaker. New formalism for two-photon quantum optics. I. Quadrature phases and squeezed states. Phys. Rev. A 31, 3068 (1985). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.31.3068
C.J. Villas-Boas, M.H.Y. Moussa. One-step generation of high-quality squeezed and EPR states in cavity QED. Eur. Phys. J. D 32, 147 (2005). https://doi.org/10.1140/epjd/e2004-00178-y
S. Tesfa. Entanglement amplification in a nondegenerate three-level cascade laser. Phys. Rev. A 74, 043816 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.74.043816
E. Alebachew, K. Fesseha. Coherently driven three-level laser with parametric amplifier. Opt. Commun. 265, 314 (2006). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2006.03.017
F. Kassahun. Three-level laser dynamics with the atoms pumped by electron bombardment. https://arXiv:1105.1438v3 quant-ph (2012).
F. Kassahun. Stimulated emission by two-level atoms pumped to the upper level. Opt. Commun. 284, 1357 (2011). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2010.11.026
F. Kassahun. Refined Quantum Analysis of Light (CreateSpace Independent Publ. Platform, 2014).
L.M. Duan, G. Giedke, J.I. Cirac, P. Zoller. Inseparability criterion for continuous variable systems. Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.2722
M.O. Scully, M.S. Zubairy. Quantum Optics (Cambridge Univ. Press, 1997).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
