Interferômetros e relógios de átomos diferenciais com aprimoramento quântico com troca de rotação

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Robin Corgier^1,2, Marco Malitesta¹, Augusto Smerzi¹ e Luca Pezzè¹

¹QSTAR, INO-CNR e LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Itália.
²LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université 61 avenue de l’Observatoire, 75014 Paris, França

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Sumário

Graças à rejeição de ruído de modo comum, as configurações diferenciais são cruciais para aplicações realistas de estimativa de fase e frequência com interferômetros atômicos. Atualmente, protocolos diferenciais com partículas não correlacionadas e configurações separáveis de modo atingem uma sensibilidade limitada pelo limite quântico padrão (SQL). Aqui mostramos que a interferometria diferencial pode ser entendida como um problema de estimativa multiparâmetro distribuído e pode se beneficiar tanto do modo quanto do emaranhamento de partículas. Nosso protocolo usa um único estado de spin comprimido que é trocado de modo entre os modos interferométricos comuns. A troca de modo é otimizada para estimar a mudança de fase diferencial com sensibilidade sub-SQL. Os cálculos numéricos são apoiados por aproximações analíticas que orientam a otimização do protocolo. O esquema também é testado com simulação de ruído em relógios atômicos e interferômetros.

Interferômetros e relógios de átomos diferenciais com aprimoramento quântico com troca de spin-squeezing PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Resumo popular

Graças à rejeição de ruído de modo comum, as configurações diferenciais são cruciais para aplicações realistas de estimativa de fase e frequência com interferômetros atômicos.
Atualmente, protocolos diferenciais com partículas não correlacionadas e configurações separáveis de modo atingem uma sensibilidade limitada pelo limite quântico padrão (SQL).
Aqui mostramos que a interferometria diferencial pode ser entendida como um problema de estimativa multiparâmetro distribuído e pode se beneficiar tanto do modo quanto do emaranhamento de partículas.
Nosso protocolo usa um único estado de spin comprimido que é trocado de modo entre os modos interferométricos comuns.
A troca de modo é otimizada para estimar a mudança de fase diferencial com sensibilidade sub-SQL.

► dados BibTeX

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[63] As seguintes relações são válidas entre os coeficientes $theta_{rm MS}$, $varphi_{rm MS}$ da Eq. (3) e $|u_{bb}|$, $|u_{cb}|$, $delta_{cb}$ na Eq. (9): $|u_{bb}|=cos{theta_{rm MS}}$, $|u_{cb}|=sin{theta_{rm MS}}$, $delta_{cb}=varphi_{rm MS }-pi/2$.

[64] Tomamos um estado emaranhado de partículas $N_A$ e um estado de spin coerente de partículas $N_B = N- N_A$ nos interferômetros $A$ e $B$, respectivamente. Para o caso separável de modo, temos $Delta^2 (theta_A – theta_B) = Delta^2 theta_A + Delta^2 theta_B$. Vamos supor que $Delta^2 theta_A ll Delta^2 theta_B=1/N_B$. A otimização de $Delta^2 (theta_A – theta_B)$ em relação a $N_A$, dá $Delta^2 (theta_A – theta_B) sim 1/N$. Em vez disso, se dois interferômetros tiverem o mesmo número de partículas, $N_A = N_B = N/2$, obteremos $Delta^2 (theta_A – theta_B) sim 2/N$.

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Citado por

[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 e Martin Zelan, “STE-QUEST: Space Time Explorer e Princípio de Equivalência Quântica Teste Espacial”, arXiv: 2211.15412, (2022).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-03-31 11:02:47). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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Interferômetros de átomo diferencial aprimorados quânticos e relógios com troca de spin-squeezing

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