論文の概要: Optimal Atomic Quantum Sensing using EIT Readout

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.10494v3
• Date: Tue, 12 Oct 2021 12:22:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-30 05:17:39.657372
• Title: Optimal Atomic Quantum Sensing using EIT Readout
• Title（参考訳）: EIT読み出しによる最適原子量子センシング
• Authors: David H. Meyer, Chistopher O'Brien, Donald P. Fahey, Kevin C. Cox, and Paul D. Kunz
• Abstract要約: Rydberg電磁誘導透過(EIT)を用いてrf電場を検出する量子センサは、まだ標準量子限界に達していない。 我々は、EITに基づく3レベル量子センサの最適感度、あるいはより一般的にコヒーレントな分光を導出し、これを標準量子限界と比較する。 結果は、任意のEITベースの量子センサに適用できるが、特に、Rydberg量子センシングの増大する分野に対する我々の結果の重要性を強調している。
• 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: Quantum sensors offer the capability to reach unprecedented precision by operating at the standard quantum limit (SQL) or beyond by using quantum entanglement. But an emerging class of quantum sensors that use Rydberg electromagnetically-induced transparency (EIT) to detect rf electric fields have yet to reach the SQL. In this work we prove that this discrepancy is due to fundamental limitations in the EIT probing mechanism. We derive the optimum sensitivity of a three-level quantum sensor based on EIT, or more generally coherent spectroscopy, and compare this to the SQL. We apply a minimal set of assumptions, while allowing strong probing fields, thermal broadening, and large optical depth. We derive the optimal laser intensities and optical depth, providing specific guidelines for sensitive operation under common experimental conditions. Clear boundaries of performance are established, revealing that ladder-EIT can not achieve the SQL due to unavoidable absorption loss. The results may be applied to any EIT-based quantum sensor, but we particularly emphasize our results' importance to the growing field of Rydberg quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 量子センサは、量子エンタングルメントを使用して標準量子限界(SQL)以上を演算することで、前例のない精度に達する能力を提供する。 しかし、Rydberg電磁誘導透過(EIT)を使ってrf電場を検出する量子センサーは、まだSQLに到達していない。 この研究において、この不一致は、EIT探索機構の基本的な制限によるものであることを証明した。 我々はeitに基づく3レベル量子センサの最適感度、あるいはより一般的なコヒーレント分光法を導出し、これをsqlと比較する。 我々は、強い探査場、熱膨張、大きな光学深度を許容しながら、最小限の仮定を適用する。 我々は,レーザー強度と光深度を最適に導出し,実験条件下での高感度動作に関する具体的なガイドラインを提供する。 パフォーマンスの明確なバウンダリが確立され、避けられない吸収損失のため、lavel-EITはSQLを達成できないことが明らかになった。 結果は、任意のEITベースの量子センサに適用できるが、特に、Rydberg量子センシングの増大する分野に対する我々の結果の重要性を強調している。

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