論文の概要: Estimating a fluctuating magnetic field with a continuously monitored atomic ensemble

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.05516v2
• Date: Tue, 16 Jun 2020 10:52:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 04:48:47.458360
• Title: Estimating a fluctuating magnetic field with a continuously monitored atomic ensemble
• Title（参考訳）: 連続監視原子アンサンブルによる変動磁場の推定
• Authors: Cheng Zhang and Klaus Molmer
• Abstract要約: 本研究では,原子アンサンブルの連続光探査による時間依存性磁場の推定問題について検討する。 時間後における光プローブが、時間後における磁場の値の見積もりを$t$で改善することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.310488568715925
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study the problem of estimating a time dependent magnetic field by continuous optical probing of an atomic ensemble. The magnetic field is assumed to follow a stochastic Ornstein-Uhlenbeck process and it induces Larmor precession of the atomic ground state spin, which is read out by the Faraday polarization rotation of a laser field probe. The interactions and the measurement scheme are compatible with a hybrid quantum-classical Gaussian description of the unknown magnetic field, and the atomic and field variables. This casts the joint conditional quantum dynamics and classical parameter estimation problem in the form of update formulas for the first and second moments of the classical and quantum degrees of freedom. Our hybrid quantum-classical theory is equivalent with the classical theory of Kalman filtering and with the quantum theory of Gaussian states. By reference to the classical theory of smoothing and with the quantum theory of past quantum states, we show how optical probing after time $t$ improves our estimate of the value of the magnetic field at time $t$, and we present numerical simulations that analyze and explain the improvement over the conventional filtering approach.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,原子アンサンブルの連続光探査による時間依存性磁場の推定問題について検討する。 磁場は確率的オルンシュタイン-ウレンベック過程を辿ると仮定され、レーザー磁場プローブのファラデー偏光回転によって読み出される原子基底状態スピンのラーモア偏光を誘導する。 相互作用と測定スキームは、未知の磁場と原子と磁場の変数のハイブリッド量子古典ガウス的記述と互換性がある。 これにより、古典的および量子的自由度の第一と第二のモーメントに対する更新公式の形で、ジョイント条件量子力学と古典的パラメータ推定問題を導出する。 我々のハイブリッド量子古典理論はカルマンフィルタリングの古典理論とガウス状態の量子理論と等価である。 平滑化の古典理論と過去の量子状態の量子論を参考にして、t$ 時間後の光学探査が、t$ 時間における磁場の値の推定をいかに改善するかを示し、従来のフィルタリング手法よりも改善を解析、説明するための数値シミュレーションを行う。

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