論文の概要: Cooperatively-enhanced precision of hybrid light-matter sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.13649v1
- Date: Mon, 27 Jul 2020 15:55:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-08 02:39:18.365940
- Title: Cooperatively-enhanced precision of hybrid light-matter sensors
- Title（参考訳）: ハイブリッド光マッターセンサの協調精度向上
- Authors: A. Niezgoda, J. Chwedenczuk, T. Wasak and F. Piazza
- Abstract要約: 我々は、物質と光のハイブリッド系を検知装置として検討し、協調効果の役割を定量化する。
応用として、光空洞内の二重井戸電位に閉じ込められたボース・アインシュタイン凝縮体が重力加速度を検出することができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We consider a hybrid system of matter and light as a sensing device and
quantify the role of cooperative effects. The latter generically enhance the
precision with which modifications of the effective light-matter coupling
constant can be measured. In particular, considering a fundamental model of $N$
qubits coupled to a single electromagnetic mode, we show that the ultimate
bound for the precision shows double-Heisenberg scaling:
$\Delta\theta\propto1/(Nn)$, with $N$ and $n$ being the number of qubits and
photons, respectively. Moreover, even using classical states and measuring only
one subsystem, a Heisenberg-times-shot-noise scaling, i.e. $1/(N\sqrt{n})$ or
$1/(n\sqrt{N})$, is reached. As an application, we show that a Bose-Einstein
condensate trapped in a double-well potential within an optical cavity can
detect the gravitational acceleration $g$ with the relative precision of
$\Delta g/g\simeq10^{-9}\text{Hz}^{-1/2}$. The analytical approach presented in
this study takes into account the leakage of photons through the cavity
mirrors, and allows to determine the sensitivity when $g$ is inferred via
measurements on atoms or photons.
- Abstract（参考訳）: 我々は、物質と光のハイブリッド系を検知装置として検討し、協調効果の役割を定量化する。
後者は、有効光物質結合定数の変化を測定することができる精度を総合的に向上する。
特に、1つの電磁モードに結合した$N$ qubitsの基本モデルを考えると、精度の最終的な境界は倍ハイゼンベルグスケーリングを示す: $\Delta\theta\propto1/(Nn)$, $N$ と $n$ はそれぞれ量子ビットと光子の数である。
さらに、古典状態を使用して1つのサブシステムのみを測定する場合でも、1/(n\sqrt{n})$または1/(n\sqrt{n})$というハイゼンベルクタイムスショットノイズスケーリングが達成される。
応用として、光空洞内の二重井戸ポテンシャルに閉じ込められたボース=アインシュタイン凝縮体は、相対精度$\Delta g/g\simeq10^{-9}\text{Hz}^{-1/2}$で重力加速度$g$を検出できることを示す。
この研究で示された分析アプローチは、キャビティミラーを通しての光子の漏れを考慮に入れ、原子または光子の測定によって$g$が推測された場合の感度を決定する。
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