非対称ヤング干渉計における2光子数状態干渉測定

摘要

古典電磁場において光の干渉は古典波長λに支配されるが，量子力学においては古典波長以外の要因で干渉が支配される場合がある．例えば，非古典的な2光子数状態での干渉実験において，2光子同時検出確率の干渉周期は，古典波長ではなく，その1/2の大きさとなるフォトニック·ド·ブロイ波長に支配される．フォトニック·ド·ブロイ波長とは，数状態のように決まった数の光子が区別されることなく振舞うときに定義される波長で，個々の運動量ではなく，各光子の運動量の総和の運動量を基にド·ブロイの関係を用いて定めたものである．n光子数状態の場合にはフォトニック·ド·ブロイ波長は古典波長の1/n倍となり，これを応用することにより，古典的な回折限界を超えた量子リソグラフィーなどが可能となることが期待される．これまでの研究では，光の量子性を利用して古典限界を超えるという観点から，干渉周期を支配する因子，すなわち光電場の位相因子に着目した研究がもっぱらであった．一方，光強度に関係する因子，振幅因子にはスポットライトが当てられていなかった．一般の干渉を説明するには位相因子のみならず振幅因子も関わってくるため，干渉について振幅因子と位相因子の両方を取り込んだ量子力学的取り扱い方法の理論を確立する必要がある．