双泵浦腔内克尔微谐振器中的量子泵浦耗尽与多分量薛定谔猫态
研究团队探讨了在腔内共振模式下运行的双泵浦Kerr微谐振器中的量子泵浦耗尽与非高斯态生成问题。泵浦模式被作为量子力学对象而非未耗尽的经典幅度来处理,这使得泵浦耗尽、反作用、纠缠生成、正交起伏以及Wigner函数负性能够从相同的多模动力学中涌现出来。基于Kerr四波混频选择定则,研究人员将有效的共振光子转换模型与包含自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)的完整Kerr哈密顿量区分开来。简化模型隔离了负责离散 \(\mathbb{Z}_{n+1}\) 相位结构的光子转换网络,而完整模型则保留了算子值的非线性Kerr相位。对于 \(n=2\) 的腔内共振分支,具有固定相干泵浦相位的四模简化初值问题保留了残余的 \(\mathbb{Z}_3\) 对称性,并在生成模布居数 \(\langle n_1\rangle\) 最大且泵浦模布居数 \(\langle n_0\rangle\) 被强烈耗尽的相互作用长度附近,产生了猫态状的Wigner结构。所得状态并非Dodonov、Malkin和Man'ko所提出的标准偶数或奇数相干态,而是多分量薛定谔猫态,其特征包括Wigner负性、非泊松统计、泵浦模正交压缩以及大的单模Schmidt数。简化动力学与完整Kerr动力学的比较表明,未补偿的SPM/XPM诱导的相位剪切会抑制干涉条纹和Wigner负性,而这些正是最清晰猫态特征的关键来源。这些结果将量子耗尽的腔内共振Kerr动力学确定为在Kerr谐振器中生成对称性组织的非高斯态的一条路径。
量科快讯
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