含与不含非线性克尔相互作用的简并参量振荡中瞬态猫态的动力学
量子物理
2020-12-01 v2
摘要
在单光子信号损耗可忽略的极限下，猫态作为理想简并参量振荡器信号模的稳态解而形成。存在信号损耗时，在远长于阻尼时间的时间尺度上这不再成立。然而，对于足够的参量非线性，猫态可作为瞬态态存在。本文研究了简并参量振荡中猫态产生与退相干的动力学，分别考虑了以及不考虑近期在微波腔中生成猫态的超导电路实验所涉及的克尔非线性的影响。我们根据三个无量纲参数 、 和 确定了猫态的形成时间与寿命。它们分别对应于驱动强度、参量非线性和克尔非线性。我们发现克尔非线性对猫态形成所需的阈值参量非线性（）影响甚微，且不会显著改变猫态的退相干时间，但可缩短形成时间。猫态的质量随 值增大而提高，并也可被克尔非线性改善。为验证猫态的存在与质量，我们考虑了若干特征，包括干涉条纹与负性，并展示了如何计算它们。我们利用已发表的实验参数模拟了一个超导电路实验，发现与实验结果吻合良好，表明实验中产生了具有微小 Wigner 负性的非经典类猫态。更强的非线性将产生具有令人信服的猫态特征的猫态。最后，我们探索了创建相干振幅为 20（对应 400 个光子）的大猫态的可行性。
引用
@article{arxiv.1910.01298,
title = {Dynamics of transient cat-states in degenerate parametric oscillation with and without nonlinear Kerr interactions},
author = {R. Y. Teh and F. -X. Sun and R. E. S. Polkinghorne and Q. Y. He and Q. Gong and P. D. Drummond and M. D. Reid},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.01298},
year = {2020}
}