스핀 압착 스와핑 기능이 있는 양자 강화 차동 원자 간섭계 및 클록

스핀 압착 스와핑 기능이 있는 양자 강화 차동 원자 간섭계 및 클록

타임 스탬프 : 30 년 2023 월 6 일 오전 59시 XNUMX 분

로빈 코지에1,2, 마르코 말리테스타1, 아우 구스토 스 메르 지1및 루카 페제1

1QSTAR, INO-CNR 및 LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Italy.
2LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université 61 avenue de l'Observatoire, 75014 파리, 프랑스

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추상

공통 모드 노이즈 제거 덕분에 차동 구성은 원자 간섭계를 사용한 위상 및 주파수 추정의 실제 적용에 매우 중요합니다. 현재 상관관계가 없는 입자 및 모드 분리 가능 설정이 있는 차동 프로토콜은 표준 양자 한계(SQL)로 제한되는 민감도에 도달합니다. 여기서 우리는 미분 간섭계가 분산된 다중 매개변수 추정 문제로 이해될 수 있고 모드와 입자 얽힘 모두에서 이점을 얻을 수 있음을 보여줍니다. 당사의 프로토콜은 일반적인 간섭계 모드 간에 모드가 전환되는 단일 스핀 압착 상태를 사용합니다. 모드 스와핑은 하위 SQL 민감도로 미분 위상 편이를 추정하도록 최적화됩니다. 수치 계산은 프로토콜의 최적화를 안내하는 분석 근사치에 의해 지원됩니다. 이 체계는 또한 원자 시계 및 간섭계의 노이즈 시뮬레이션으로 테스트됩니다.

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인기 요약

공통 모드 노이즈 제거 덕분에 차동 구성은 원자 간섭계를 사용한 위상 및 주파수 추정의 실제 적용에 매우 중요합니다.
현재 상관관계가 없는 입자 및 모드 분리 가능 설정이 있는 차동 프로토콜은 표준 양자 한계(SQL)로 제한되는 민감도에 도달합니다.
여기서 우리는 미분 간섭계가 분산된 다중 매개변수 추정 문제로 이해될 수 있고 모드와 입자 얽힘 모두에서 이점을 얻을 수 있음을 보여줍니다.
당사의 프로토콜은 일반적인 간섭계 모드 간에 모드가 전환되는 단일 스핀 압착 상태를 사용합니다.
모드 스와핑은 하위 SQL 민감도로 미분 위상 편이를 추정하도록 최적화됩니다.

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[63] 방정식의 계수 $theta_{rm MS}$, $varphi_{rm MS}$ 사이에는 다음 관계가 성립합니다. (3) 및 식에서 $|u_{bb}|$, $|u_{cb}|$, $delta_{cb}$. (9): $|u_{bb}|=cos{theta_{rm MS}}$, $|u_{cb}|=sin{theta_{rm MS}}$, $delta_{cb}=varphi_{rm MS }-파이/2$.

[64] 간섭계 $A$ 및 $B$에서 각각 $N_A$ 입자의 얽힌 상태와 $N_B = N-N_A$ 입자의 일관된 스핀 상태를 취합니다. 모드 분리 가능 사례의 경우 $Delta^2(theta_A – theta_B) = Delta^2 theta_A + Delta^2 theta_B$가 있습니다. $Delta^2 theta_A ll Delta^2 theta_B=1/ N_B$라고 가정해 봅시다. $N_A$에 대한 $Delta^2(theta_A – theta_B)$의 최적화는 $Delta^2(theta_A – theta_B) sim 1/ N$을 제공합니다. 대신 두 간섭계의 입자 수가 같은 경우 $N_A = N_B = N/ 2$, $Delta^2 (theta_A – theta_B) sim 2/ N$를 얻습니다.

[65] M. Schulte, C. Lisdat, PO Schmidt, U. Sterr 및 K. Hammerer, 압착 강화 광학 원자 시계에 대한 전망 및 과제, Nature Communication 11, 5955(2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-19403-7.
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https : / /doi.org/ 10.1038 / s41586-022-05363-z

인용

[1] Holger Ahlers, Leonardo Badurina, Angelo Bassi, Baptiste Battelier, Quentin Beaufils, Kai Bongs, Philippe Bouyer, Claus Braxmaier, Oliver Buchmueller, Matteo Carlesso, Eric Charron, Maria Luisa Chiofalo, Robin Corgier, Sandro Donadi, Fabien Droz, Robert Ecoffet, John Ellis, Frédéric Estève, Naceur Gaaloul, Domenico Gerardi, Enno Giese, Jens Grosse, Aurélien Hees, Thomas Hensel, Waldemar Herr, Philippe Jetzer, Gina Kleinsteinberg, Carsten Klempt, Steve Lecomte, Louise Lopes, Sina Loriani, Gilles Métris, Thierry Martin, Victor Martín, Gabriel Müller, Miquel Nofrarias, Franck Pereira Dos Santos, Ernst M. Rasel, Alain Robert, Noah Saks, Mike Salter, Dennis Schlippert, Christian Schubert, Thilo Schuldt, Carlos F. Sopuerta, Christian Struckmann, Guglielmo M . Tino, Tristan Valenzuela, Wolf von Klitzing, Lisa Wörner, Peter Wolf, Nan Yu 및 Martin Zelan, "STE-QUEST: Space Time Explorer and QUantum Equivalence principle Space Test", arXiv : 2211.15412, (2022).

위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-03-31 11:02:47). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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