論文の概要: SU(2)-in-SU(1,1) Nested Interferometer for Highly Sensitive,
Loss-Tolerant Quantum Metrology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.14266v2
- Date: Wed, 13 Jul 2022 13:03:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-21 19:38:51.744395
- Title: SU(2)-in-SU(1,1) Nested Interferometer for Highly Sensitive,
Loss-Tolerant Quantum Metrology
- Title（参考訳）: su(2)-in-su(1,1)ネスト干渉計による高感度・損失耐性量子計測
- Authors: Wei Du, Jia Kong, Jun Jia, Sheng Ming, Chun-Hua Yuan, J.F.Chen,
Z.Y.Ou, Morgan W. Mitchell, and Weiping Zhang
- Abstract要約: 我々は、SU(2)干渉計(例えば、マッハ・ツェンダーまたはミッチェルソン干渉計)をSU(1,1)干渉計内にネストする新しい干渉計トポロジーを提案する。
この干渉計は、検出器において、高い信号対雑音比(SNR)と、干渉計以外の光子損失に対する耐性を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2066285179245337
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present experimental and theoretical results on a new interferometer
topology that nests a SU(2) interferometer, e.g., a Mach-Zehnder or Michelson
interferometer, inside a SU(1,1) interferometer, i.e., a Mach-Zehnder
interferometer with parametric amplifiers in place of beam splitters. This
SU(2)-in-SU(1,1) nested interferometer (SISNI) simultaneously achieves high
signal-to-noise ratio (SNR), sensitivity beyond the standard quantum limit
(SQL) and tolerance to photon losses external to the interferometer, e.g., in
detectors. We implement a SISNI using parametric amplification by four-wave
mixing (FWM) in Rb vapor and a laser-fed Mach-Zehnder SU(2) interferometer. We
observe path-length sensitivity with SNR 2.2 dB beyond the SQL at power levels
(and thus SNR) 2 orders of magnitude beyond those of previous loss-tolerant
interferometers. We find experimentally the optimal FWM gains and find
agreement with a minimal quantum noise model for the FWM process. The results
suggest ways to boost the in-practice sensitivity of high-power
interferometers, e.g., gravitational wave interferometers, and may enable
high-sensitivity, quantum-enhanced interferometry at wavelengths for which
efficient detectors are not available.
- Abstract（参考訳）: 我々は,SU(2)干渉計,例えばマッハ・ツェンダーまたはミッチェルソン干渉計を,SU(1,1)干渉計,すなわちビームスプリッタの代わりにパラメトリック増幅器を備えたマッハ・ツェンダー干渉計内にネストする新しい干渉計トポロジーに関する実験的および理論的結果を示す。
このsu(2)-in-su(1,1)ネスト干渉計(sisni)は、高信号対雑音比(snr)、標準量子限界(sql)を超える感度、例えば検出器における干渉計外部の光子損失に対する耐性を同時に達成する。
rb蒸気中における4波混合(fwm)によるパラメトリック増幅を用いたsisniと、レーザフェードマッハツェンダーsu(2)干渉計を実装した。
我々は、SNR2.2dBによる経路長感度を、従来の損失耐性干渉計よりも2桁のパワーレベル(すなわちSNR)で観測する。
実験により最適なFWMゲインが得られ、FWMプロセスの最小量子ノイズモデルと一致している。
その結果、高出力干渉計(例えば重力波干渉計)の実用的感度を高める方法が示唆され、効率的な検出器が使用できない波長での高感度量子エンハンス干渉測定が可能となった。
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