光的时空量子噪声可编程控制
光学
2025-09-04 v1
摘要
基于多光模光系统往往能超越其单模 counterparts的性能。然而，多模非线性相互作用常会引入大量噪声，限制这些系统的极限性能。因此，关键在于开发方法以同时控制复杂的非线性相互作用并掌控其噪声。本文表明，通过控制输入波前可显著抑制非线性多模系统中的噪声积累。我们在多模光纤上演示了该方法，采用主动波前整形协议在输出端聚焦一个高强度但低噪声区域。对输入输出的可编程控制使光束噪声比线性衰减实现的噪声降低了12 dB，接近量子散粒噪声极限。我们指出，这是因为最优调制波前最大程度地将输出强度波动与输入激光波动解耦。本研究受益于新的理论和仿真框架，有效捕捉高度多模非线性系统中时空量子噪声动力学。我们的结果凸显了可编程波前整形以克服噪声积累、实现非线性多模技术在量子噪声极限运行的潜力。
引用
@article{arxiv.2509.03482,
title = {Programmable control of the spatiotemporal quantum noise of light},
author = {Jamison Sloan and Michael Horodynski and Shiekh Zia Uddin and Yannick Salamin and Michael Birk and Pavel Sidorenko and Ido Kaminer and Marin Soljačić and Nicholas Rivera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.03482},
year = {2025}
}
备注
The first three listed authors have equal contributions