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Mar 10, 2023

自由電子を使った量子光学

Riassunto: Fino a poco tempo fa, la ricerca nel campo dell’ottica quantistica si era concentrata sulle interazioni della luce.

抽象的な：最近まで、量子光学における研究は、原子、量子ドット、非線形光学結晶などの束縛電子系と相互作用する光に焦点を当てていました。 対照的に、自由電子システムは、エネルギー分布が連続的で離散的ではないため、根本的に異なる物理現象を可能にし、調整可能な遷移と選択ルールを可能にします。

自由電子の量子相互作用を含む最近の理論的および実験的進歩により、自由電子量子光学という刺激的な新分野が生まれました。 私たちは、ナノスケールで自由電子量子光学を探索するためのプラットフォームを開発し、それを使用して、自由電子とフォトニックキャビティおよびフォトンの量子統計との最初のコヒーレント相互作用を実証しました。

これらの機能により、自由電子を量子情報のキャリアとして使用するための新たな道が開かれます。 自由電子は、シュレディンガー猫状態や GKP 状態などのフォールトトレラントな量子計算および通信で使用される望ましいフォトニクス状態の量子光源として出現します。

自由電子を用いた量子光学の概念も、電子顕微鏡における新しい手法を促進します。 私たちは電子顕微鏡でコヒーレント増幅の最初の例を実証しました。 私たちのビジョンは、従来の物質のイメージングを超えて、物質のコヒーレントな量子状態をイメージングし、個々の量子系間の量子相関を調査できる、コヒーレンスをイメージングできる顕微鏡を開発することです。