論文の概要: Squeezed-light enhancement and backaction evasion in a high sensitivity optically pumped magnetometer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.01519v2
• Date: Thu, 4 Nov 2021 11:02:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 00:45:16.089127
• Title: Squeezed-light enhancement and backaction evasion in a high sensitivity optically pumped magnetometer
• Title（参考訳）: 高感度光ポンピング磁力計におけるスクイーズドライトの増強とバックアクション・エバージョン
• Authors: C. Troullinou, R. Jim\'enez-Mart\'inez, J. Kong, V. G. Lucivero and M. W. Mitchell
• Abstract要約: 感度・量子ノイズ制限型光ポンピング磁気センサの性能に及ぼす光偏光スクイーズの影響について検討した。 BB磁力計の量子ノイズ力学モデルとして,スピンプロジェクションノイズ,プローブ偏極ノイズ,測定バックアクション効果について述べる。
• 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: We study the effect of optical polarization squeezing on the performance of a sensitive, quantum-noise-limited optically pumped magnetometer. We use Bell-Bloom (BB) optical pumping to excite a $^{87}$Rb vapor containing $8.2 \cdot 10^{12} \mathrm{atoms/cm^3}$ and Faraday rotation to detect spin precession. The sub-$\mathrm{pT}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$ sensitivity is limited by spin projection noise (photon shot noise) at low (high) frequencies. Probe polarization squeezing both improves high-frequency sensitivity and increases measurement bandwidth, with no loss of sensitivity at any frequency, a direct demonstration of the evasion of measurement backaction noise. We provide a model for the quantum noise dynamics of the BB magnetometer, including spin projection noise, probe polarization noise, and measurement backaction effects. The theory shows how polarization squeezing reduces optical noise, while measurement backaction due to the accompanying ellipticity anti-squeezing is shunted into the unmeasured spin component. The method is compatible with high-density and multi-pass techniques that reach extreme sensitivity.
• Abstract（参考訳）: 量子ノイズ制限光ポンピング磁気センサの性能に及ぼす光偏光スクイージングの影響について検討した。 我々はベルブルーム(BB)光ポンピングを用いて8.2 \cdot 10^{12} \mathrm{atoms/cm^3}$およびファラデー回転を含む$^{87}$Rb蒸気を励起し、スピン沈降を検出する。 サブ$\mathrm{pT}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$感度は、低(高)周波数でのスピンプロジェクションノイズ(フォトンショットノイズ)によって制限される。 プローブ偏波スクイージングは、いずれも高周波感度を改善し、測定帯域幅を増加させ、どの周波数でも感度を損なうことなく、測定バックアクションノイズの回避を直接実証する。 BB磁力計の量子ノイズ力学モデルとして,スピンプロジェクションノイズ,プローブ偏極ノイズ,測定バックアクション効果について述べる。 偏光スクイージングは光学ノイズを低減させるが、それに伴う楕円性アンチスケージングによる測定バックアクションは測定されていないスピン成分に回避される。 この方法は、極度に感度の高い高密度およびマルチパス技術と互換性がある。

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