論文の概要: Two-mode Phonon Squeezing in Bose-Einstein Condensates for Gravitational Wave Detection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05051v1
• Date: Tue, 12 Jan 2021 13:01:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-17 00:25:26.387041
• Title: Two-mode Phonon Squeezing in Bose-Einstein Condensates for Gravitational Wave Detection
• Title（参考訳）: 重力波検出のためのボース・アインシュタイン凝縮体の2モードフォノンスクイーズ
• Authors: Paul Juschitz
• Abstract要約: この論文の目的は、均一なBECに対する振動する外部電位の最近説明された効果を利用して、2モードの圧縮フォノン状態を生成することである。 検討されたメカニズムは、もともとこの研究を動機付けた重力波検出器だけでなく、より一般的には超低温原子に基づく量子力学の分野にも応用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Squeezed, nonclassical states are an integral tool of quantum metrology due to their ability to push the sensitivity of a measurement apparatus beyond the limits of classical states. While their creation in light has become a standard technique, the production of squeezed states of the collective excitations in gases of ultracold atoms, the phonons of a Bose-Einstein condensate (BEC), is a comparably recent problem. This task is continuously gaining relevance with a growing number of proposals for BEC-based quantum metrological devices and the possibility to apply them in the detection of gravitational waves. The objective of this thesis is to find whether the recently described effect of an oscillating external potential on a uniform BEC can be exploited to generate two-mode squeezed phonon states, given present day technology. This question brings together elements of a range of fields beyond cold atoms, such as general relativity and Efimov physics. To answer it, the full transformation caused by the oscillating potential on an initially thermal phononic state is considered, allowing to find an upper bound for the magnitude of this perturbation as well as to quantify the quality of the final state with respect to its use in metrology. These findings are then applied to existing experiments to judge the feasibility of the squeezing scheme and while the results indicate that they are not well suited for it, a setup is proposed that allows for its efficient implementation and seems within experimental reach. In view of the vast parameter space leaving room for optimization, the considered mechanism could find applications not only in the gravitational wave detector that originally motivated this work, but more generally in the field of quantum metrology based on ultracold atoms.
• Abstract（参考訳）: 圧縮された非古典的状態は、測定装置の感度を古典的状態の限界を超えて押し上げる能力があるため、量子メトロロジーの不可欠な道具である。 光におけるそれらの生成は標準的な技術となっているが、超低温原子の気体中の集合励起の圧縮状態の生成は、ボース=アインシュタイン凝縮体(BEC)のフォノンは、比較的最近の問題である。 このタスクは、becベースの量子メロジカルデバイスに対する多くの提案や、重力波の検出にそれらを適用する可能性と、継続的に関連づけられている。 本論文の目的は, 均一なBECに対して振動する外部電位が最近説明された効果を利用して, 現代の技術によって2モード圧縮されたフォノン状態を生成することである。 この問題は、一般相対性理論やエフィモフ物理学のような、冷たい原子以外の様々な分野の要素をまとめる。 これに答えるために、初期熱フォノニック状態における振動電位による完全な変換を考慮し、摂動の大きさの上限を見つけるとともに、メトロロジーにおける使用に関して最終状態の品質を定量化することができる。 これらの知見を既存の実験に応用して, スクイーズ方式の有効性を判断し, 有効性に適していないことを示す一方で, 効率的な実装が可能で, 実験範囲内と思われる設定を提案する。 最適化のための広大なパラメータ空間を出発する余地を考えると、検討されたメカニズムは、もともとこの研究を動機付けた重力波検出器だけでなく、より一般的には超低温原子に基づく量子力学分野にも応用できる。

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