論文の概要: Quantum sensing of weak electric and magnetic fields by coherent
amplification of energy level shift effects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.11661v1
- Date: Tue, 25 May 2021 04:40:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 21:07:49.718287
- Title: Quantum sensing of weak electric and magnetic fields by coherent
amplification of energy level shift effects
- Title（参考訳）: エネルギー準位シフト効果のコヒーレント増幅による弱電場及び磁場の量子センシング
- Authors: Nikolay V. Vitanov
- Abstract要約: 交互位相のパルス列は、はるかに大きな誤差増幅と共鳴の周りの励起プロファイルをもたらすことが判明した。
このレシピは、反転量子ゲートを生成する同じパルスを用いて、弱い電場と磁場を迅速かつ正確に検知する簡単なツールを提供する。
- 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: A method for measuring small energy level shifts in a qubit by coherent
amplification of their effect is proposed. It is based on the repeated
application of the same interaction pulse in two manners: with the same phase
of each subsequent pulse, and with an alternating phase shift of $\pi$ (i.e. a
minus sign) from pulse to pulse. Two specific types of pulses are considered: a
resonant $\pi$ pulse and an adiabatic chirped pulse, both of which produce
complete population inversion with high fidelity. In the presence of a weak
ambient external electric or magnetic field, the ensuing Stark or Zeeman shift
leads to an energy level shift and hence a static detuning. In both the
resonant and adiabatic approaches, a small level shift does not alter the
transition probability very much; however, it can significantly change the
dynamical phases in the propagator. The repeated application of the same pulse
greatly amplifies the changes in the dynamical phases and maps them onto the
populations. Hence the effect of the level shift can be measured with good
accuracy. It is found that sequences of pulses with alternating phases deliver
much greater error amplification and much steeper excitation profiles around
resonance, thereby providing much higher sensitivity to small energy level
shifts. Explicit analytic estimates of the sensitivity are derived using the
well-known non-crossing Rosen-Zener and Rabi models and the level-crossing
Demkov-Kunike model. This recipe provides a simple tool for rapid and accurate
sensing of weak electric and magnetic fields by using the same pulse generating
an inversion quantum gate, without sophisticated tomography or entangling
operations.
- Abstract（参考訳）: その効果のコヒーレント増幅により量子ビット内の小さなエネルギー準位シフトを測定する方法を提案する。
これは、同じ相互作用パルスを2つの方法で繰り返し適用することに基づいている: それぞれのパルスの同じ位相と、パルスからパルスへの交代位相シフトが$\pi$(すなわちマイナス符号)である。
共振器の$\pi$パルスと断熱式チャープパルスの2種類の特定のパルスが考慮され、どちらも高い忠実度で完全な集団反転をもたらす。
弱い外部の電場や磁場が存在する場合、次のスタークまたはゼーマンシフトはエネルギー準位シフトにつながり、したがって静的なデチューニングとなる。
共振器と断熱器の両方のアプローチでは、小さなレベルシフトは遷移確率をそれほど変えないが、プロパゲータの動的位相を著しく変えることができる。
同じパルスの繰り返し適用は、動的相の変化を大きく増幅し、それらを個体群にマッピングする。
したがって、レベルシフトの効果を精度良く測定することができる。
交互位相のパルス列は共鳴の周りの誤差増幅と励起プロファイルをはるかに大きくし、小さなエネルギー準位シフトに対する感度をはるかに高めることが判明した。
感度の明示的な解析的推定は、よく知られた非交差ローゼンツェナー・ラビモデルとレベル交差デムコフ・クニケモデルを用いて導かれる。
このレシピは、複雑なトモグラフィーやエンタングリング操作を使わずに、反転量子ゲートを生成する同じパルスを用いて、弱電場や磁場を迅速かつ正確に検出する簡単なツールを提供する。
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