論文の概要: Entanglement-Enhanced Optical Atomic Clock
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.07501v2
- Date: Tue, 16 Jun 2020 13:21:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-15 22:15:31.859135
- Title: Entanglement-Enhanced Optical Atomic Clock
- Title（参考訳）: エンタングルメント強化光原子時計
- Authors: Edwin Pedrozo-Pe\~nafiel and Simone Colombo and Chi Shu and Albert F.
Adiyatullin and Zeyang Li and Enrique Mendez and Boris Braverman and Akio
Kawasaki and Daisuke Akamatsu and Yanhong Xiao and Vladan Vuleti\'c
- Abstract要約: 光学遷移における多原子絡み合った状態の生成を報告し、標準量子限界以下にアラン偏差を持つOLCを実証する。
我々の結果は、他のシステムにも容易に適用でき、時間保存精度と精度をさらに向上させることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6868418672911781
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: State-of-the-art atomic clocks are based on the precise detection of the
energy difference between two atomic levels, measured as a quantum phase
accumulated in a given time interval. Optical-lattice clocks (OLCs) now operate
at or near the standard quantum limit (SQL) that arises from the quantum noise
associated with discrete measurement outcomes. While performance beyond the SQL
has been achieved in microwave clocks and other atomic sensors by engineering
quantum correlations (entanglement) between the atoms, the generation of
entanglement on an optical-clock transition and operation of such a clock
beyond the SQL represent major goals in quantum metrology that have never been
demonstrated. Here we report creation of a many-atom entangled state on an
optical transition, and demonstrate an OLC with an Allan deviation below the
SQL. We report a metrological gain of $4.4^{+0.6}_{-0.4}$ dB over the SQL using
an ensemble consisting of a few hundred 171Yb atoms, allowing us to reach a
given stability $2.8{\pm}0.3$ times faster than the same clock operated at the
SQL. Our results should be readily applicable to other systems, thus enabling
further advances in timekeeping precision and accuracy. Entanglement-enhanced
OLCs will have many scientific and technological applications, including
precision tests of the fundamental laws of physics, geodesy, or gravitational
wave detection.
- Abstract（参考訳）: 最先端原子時計は、所定の時間間隔で蓄積された量子位相として測定された2つの原子レベルのエネルギー差を正確に検出することに基づいている。
光格子時計(OLC)は、離散的な測定結果に関連する量子ノイズから生じる標準量子限界(SQL)の近辺で動作している。
SQLを超える性能は、原子間の量子相関(絡み合い)によってマイクロ波時計やその他の原子センサーで達成されているが、光時計遷移における絡み合いの発生と、SQLを超えるそのような時計の動作は、これまで実証されたことのない量子力学の主要な目標である。
ここでは、光学遷移における多原子絡み合った状態の生成を報告し、SQLの下のアラン偏差を持つOLCを実演する。
我々は、数百個の171yb原子からなるアンサンブルを用いて、sql上で4.4^{+0.6}_{-0.4}$ dbのメトロロジー的なゲインを報告し、sqlで操作される同じクロックよりも2.8{\pm}0.3$の安定性が与えられた。
以上の結果は他のシステムにも容易に適用でき、精度と精度のさらなる向上が期待できる。
エンタングルメント強化OLCは、物理学、測地学、重力波検出の基本法則の精度テストを含む多くの科学的および技術的応用を持つ。
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