1Centre des technologies optiques quantiques, Centre des nouvelles technologies, Université de Varsovie, Banacha 2c, 02-097 Warszawa, Pologne
2Faculté de physique, Université de Varsovie, Pasteura 5, 02-093 Warszawa, Pologne
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Abstract
Les systèmes optomécaniques deviennent rapidement l'une des plateformes les plus prometteuses pour observer le comportement quantique, en particulier au niveau macroscopique. De plus, grâce à leurs méthodes de fabrication de pointe, ils peuvent désormais entrer dans des régimes d'interactions non linéaires entre leurs degrés de liberté mécaniques et optiques constitutifs. Dans ce travail, nous montrons comment cette nouvelle opportunité peut servir à construire une nouvelle génération de capteurs optomécaniques. Nous considérons la configuration optomécanique canonique avec le schéma de détection basé sur le comptage résolu en temps des photons fuyant de la cavité. En effectuant des simulations et en recourant à l'inférence bayésienne, nous démontrons que les corrélations non classiques des photons détectés peuvent améliorer de manière cruciale les performances du capteur en temps réel. Nous pensons que nos travaux peuvent stimuler une nouvelle direction dans la conception de tels dispositifs, tandis que nos méthodes s'appliquent également à d'autres plates-formes exploitant les interactions non linéaires lumière-matière et la détection de photons.
Image en vedette : Distributions postérieures basées sur la détection avec comptage continu de photons.
Résumé populaire
Pendant ce temps, les techniques impliquant la surveillance continue d'un système pour les tâches de détection quantique se sont avérées très efficaces. Ici, au lieu de préparer le système dans un état spécifique et d'effectuer une mesure unique optimale, le système est autorisé à évoluer dans le temps et ses statistiques d'émission sont surveillées. Ce faisant, un paramètre système inconnu peut être bien estimé, même à partir d'une seule trajectoire quantique.
Ici, nous combinons ces deux observations en utilisant les statistiques de photons d'un système optomécanique non linéaire pour estimer des paramètres inconnus, tels que la force de couplage optomécanique. Nous voyons comment les statistiques non classiques du système optomécanique non linéaire produisent d'excellents résultats à partir d'une seule trajectoire quantique, même avec un nombre relativement faible d'émissions de photons. En utilisant les techniques d'inférence bayésienne, une distribution a posteriori peut être obtenue et comparée aux performances de détection d'une mesure monocoup optimale. Nous démontrons qu'après un laps de temps suffisant, notre système surveillé en continu est capable de surpasser un système mesuré avec une mesure unique et fournit des informations utiles sur la conception de nouveaux schémas de détection potentiels pour les dispositifs optomécaniques.
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