論文の概要: Atom-light entanglement for precise field sensing in the optical domain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.03043v1
- Date: Tue, 6 Oct 2020 21:27:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-29 20:04:40.224547
- Title: Atom-light entanglement for precise field sensing in the optical domain
- Title(参考訳): 光領域における精密フィールドセンシングのための原子光の絡み合い
- Authors: Diego Barberena, Robert J. Lewis-Swan, Ana Maria Rey, James K.
Thompson
- Abstract要約: 本稿では,光領域における精密電場センシングのための共振器QEDシステムにおける原子-光相互作用の強度と集合性を利用したプロトコルについて報告する。
長寿命アルカリ-アース原子を用いたQED実験において, 標準量子限界よりも10ドルから20ドル程度の高利得が得られることを示す。
- 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: Macroscopic arrays of cold atoms trapped in optical cavities can reach the
strong atom-light collective coupling regime thanks to the simultaneous
interactions of the cavity mode with the atomic ensemble. In a recent work we
reported a protocol that takes advantage of the strong and collective
atom-light interactions in cavity QED systems for precise electric field
sensing in the optical domain. We showed that it can provide between
$10$-$20$~dB of metrological gain over the standard quantum limit in current
cavity QED experiments operating with long-lived alkaline-earth atoms. Here, we
give a more in depth discussion of the protocol using both exact analytical
calculations and numerical simulations, and describe the precise conditions
under which the predicted enhancement holds after thoroughly accounting for
both photon loss and spontaneous emission, natural decoherence mechanisms in
current experiments. The analysis presented here not only serves to benchmark
the protocol and its utility in cavity QED arrays but also sets the conditions
required for its applicability in other experimental platforms such as arrays
of trapped ions.
- Abstract(参考訳): 光キャビティに閉じ込められた冷却原子のマクロアレーは、キャビティモードと原子アンサンブルの同時相互作用により、強い原子-光集団結合状態に達することができる。
最近の研究で我々は、光領域における精密電場センシングのためのキャビティQEDシステムにおける強い原子-光相互作用と集合的な原子-光相互作用を利用するプロトコルを報告した。
長寿命アルカリ-アース原子を用いたQED実験において, 標準量子限界よりも10ドル~20ドル~20ドル程度のメロジカルゲインが得られることを示した。
本稿では, 正確な解析計算と数値シミュレーションの両方を用いてプロトコルについてより深く議論し, 現在の実験における光子損失と自然放出, 自然デコヒーレンス機構を徹底的に考慮した上で, 予測された拡張が持つ正確な条件について述べる。
ここで示した分析は、プロトコルのベンチマークとキャビティqedアレイの実用性に役立つだけでなく、閉じ込められたイオンの配列など、他の実験プラットフォームでの適用性に必要な条件も設定する。
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