Экспериментальное изучение перепутанного состояния многомодового электромагнитного поля и излучающей среды

Наши предыдущие исследования показали наличие сильных корреляций в регистрации фотонов при выделении отдельных мод излучения многомодового полупроводникового лазера , работающего в непрерывном режиме генерации [1]. Подобные корреляции , но не между фотонами, а между интенсивностями отдельных мод излучения непрерывного полупроводникового лазера, были независимо обнаружены ранее и объяснены нелинейным взаимодействием мод в резонаторе лазера [2]. Высокая видность измеренной нами корреляционной функции интенсивностей, непосредственная связь периода осцилляций этой функции с частотой Раби,, определяемой током накачки лазера и хорошее согласие с полностью квантовым описанием [3], позволили нам предположить, что мы имеем дело с макроскопическим квантовым состоянием излучающей среды и электромагнитного поля. Для проверки этого предположения нами были выполнены измерения коррелятора интенсивностей третьего порядка [4],которые показали влияние регистрации одного фотона на вероятность регистрации следующего, то есть подтвердили квантовый характер наблюдаемых явлений. Несмотря на это, хотелось бы получить более прямое доказательство правильности нашей интерпретации, которое не оставило бы возможностей для классического или полуклассического описания. Далее, при наличии такого доказательства возникает задача выяснения основных особенностей исследуемого состояния. Этим вопросам и посвящена данная работа.
[1] A. A. Demenev, D. R. Domaretskii, A. L. Parakhonsky, and M. V. Lebedev, JETP Lett. 106, 549 (2017)
[2] A. M. Yacomotti, L. Furfaro, X. Hachair, F. Pedaci, M. Giudici, J. Tredicce, J. Javaloyes, S. Balle, E. A. Viktorov and P. Mandel, Phys. Rev. A 69, 053816 (2004)
[3] H. J. Eleuch, Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys., 41, 055502 (2008)
[4] M. V. Lebedev, A. A. Demenev, A. L. Parakhonsky, and O. V. Misochko, “Multimode semiconductor laser: quantum versus classical behavior”, J. of Russ. Laser Research 40 (1), 64 (2019)