論文の概要: Single-domain Bose condensate magnetometer achieves energy resolution
per bandwidth below $\hbar$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.11716v2
- Date: Fri, 28 Jan 2022 18:01:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-17 03:19:00.580432
- Title: Single-domain Bose condensate magnetometer achieves energy resolution
per bandwidth below $\hbar$
- Title（参考訳）: 単一領域ボース縮合磁力計は帯域当たりのエネルギー分解能を$\hbar$以下で達成する
- Authors: Silvana Palacios Alvarez, Pau Gomez, Simon Coop, Roberto
Zamora-Zamora, Chiara Mazzinghi and Morgan W. Mitchell
- Abstract要約: 単ドメインスピノルが非破壊的なファラデー回転プローブによって検出されたボース・アインシュタイン凝縮をいかに達成するかを示す。
本研究では,3+1D平均場シミュレーションにより,凝縮体積,スピンコヒーレンス時間,読み出し雑音を測定し,位相空間法を用いる。
我々は、他のボース縮合アルカリ、特に反強磁性2,3mathrmNa$は、この方法のエネルギー分解能をさらに向上させることができると予測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a magnetic sensor with energy resolution per bandwidth $E_R <
\hbar$. We show how a $^{87}\mathrm{Rb}$ single domain spinor Bose-Einstein
condensate, detected by non-destructive Faraday-rotation probing, achieves
single shot dc magnetic sensitivity of $72(8)~\mathrm{fT}$ measuring a volume
$V= 1091(30)~\mu\mathrm{m}^3$ for $3.5~\mathrm{s}$, and thus $E_R =
0.075(16)~\hbar$. We measure experimentally the condensate volume, spin
coherence time, and readout noise, and use phase-space methods, backed by 3+1D
mean-field simulations, to compute the spin noise. Contributions to the spin
noise include one-body and three-body losses and shearing of the projection
noise distribution, due to competition of ferromagnetic contact interactions
and quadratic Zeeman shifts. Nonetheless, the fully-coherent nature of the
single-domain, ultracold two-body interactions allows the system to escape the
coherence vs.~density trade-off that imposes an energy resolution limit on
traditional spin-precession sensors. We predict that other Bose-condensed
alkalis, especially the antiferromagnetic $^{23}\mathrm{Na}$, can further
improve the energy resolution of this method.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,帯域当たりのエネルギー分解能を持つ磁気センサについて述べる。
非破壊的なファラデー回転法により検出された単ドメインスピノル Bose-Einstein condensate が,ボリューム $V=1091(30)~\mu\mathrm{m}^3$ for $3.5~\mathrm{s}$, $E_R = 0.075(16)~\hbar$ の単ショットdc磁気感度を実現することを示す。
本研究では, 凝縮体積, スピンコヒーレンス時間, 読み出しノイズを実験的に測定し, 3+1次元平均場シミュレーションによる位相空間法を用いてスピンノイズを計算する。
スピンノイズへの寄与は、強磁性接触相互作用と二次ゼーマンシフトの競合による一体と三体損失と投射雑音分布のせん断を含む。
それでも、単一ドメインの超低温2体相互作用の完全なコヒーレンス性により、システムはコヒーレンスvsを回避できる。
これは従来のスピンプロセシングセンサーにエネルギー分解能の限界を課す。
他のボース凝縮アルカリ、特に反強磁性の$^{23}\mathrm{na}$は、この方法のエネルギー分解能をさらに向上できると予測する。
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