論文の概要: Nonlinear interferometry beyond classical limit facilitated by cyclic
dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.00793v2
- Date: Fri, 11 Feb 2022 21:12:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 17:08:06.623346
- Title: Nonlinear interferometry beyond classical limit facilitated by cyclic
dynamics
- Title（参考訳）: 循環力学により促進される古典的極限を超える非線形干渉法
- Authors: Qi Liu, Ling-Na Wu, Jia-Hao Cao, Tian-Wei Mao, Xin-Wei Li, Shuai-Feng
Guo, Meng Khoon Tey and Li You
- Abstract要約: 本稿では,時間逆転を起こさずに非線形干渉法を実装するための循環系に広く適用可能な手法を提案する。
このような「閉ループ」非線形干渉計を実装し、26500個の原子の古典的極限に対して3.87_-0.95+0.91$デシベルを達成した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.236929748580867
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Time-reversed evolution has substantial implications in physics, including
prominent applications in refocusing of classical waves or spins and
fundamental researches such as quantum information scrambling. In quantum
metrology, nonlinear interferometry based on time reversal protocols supports
entanglement-enhanced measurements without requiring low-noise detection.
Despite the broad interest in time reversal, it remains challenging to reverse
the quantum dynamics of an interacting many-body system as is typically
realized by an (effective) sign-flip of the system's Hamiltonian. Here, we
present an approach that is broadly applicable to cyclic systems for
implementing nonlinear interferometry without invoking time reversal. Inspired
by the observation that the time-reversed dynamics drives a system back to its
starting point, we propose to accomplish the same by slaving the system to
travel along a 'closed-loop' instead of explicitly tracing back its antecedent
path. Utilizing the quasi-periodic spin mixing dynamics in a three-mode
$^{87}$Rb atom spinor condensate, we implement such a 'closed-loop' nonlinear
interferometer and achieve a metrological gain of $3.87_{-0.95}^{+0.91}$
decibels over the classical limit for a total of 26500 atoms. Our approach
unlocks the high potential of nonlinear interferometry by allowing the dynamics
to penetrate into deep nonlinear regime, which gives rise to highly entangled
non-Gaussian state. The idea of bypassing time reversal may open up new
opportunities in the experimental investigation of researches that are
typically studied by using time reversal protocols.
- Abstract（参考訳）: 時間反転進化は、古典波やスピンの再集中や量子情報スクランブルのような基礎研究における顕著な応用を含む、物理学において実質的な意味を持つ。
量子メトロジーにおいて、時間反転プロトコルに基づく非線形干渉法は、低ノイズ検出を必要とせず、絡み合う測定をサポートする。
時間反転に対する幅広い関心にもかかわらず、相互作用する多体系の量子力学を、系のハミルトン系の(効果的な)シグフリップによって実現されるように反転させることは依然として困難である。
本稿では,時間反転を起こさずに非線形干渉法を実装するための循環系に適用可能な手法を提案する。
時間反転力学がシステムをその出発点に戻すという観察に触発されて,先進的な経路を明示的にトレースする代わりに,システムを"閉ループ"に沿って移動させることで,同じことを実現することを提案する。
3モードの$^{87}$Rb原子スピノル縮合体における準周期スピン混合力学を利用して、そのような「閉ループ」非線形干渉計を実装し、合計26500原子の古典的極限に対する3.87_{-0.95}^{+0.91}$デシベルスを得る。
提案手法は,非ガウス状態の強い絡み合いを生じさせる深い非線形状態へ力学を浸透させることにより,非線形干渉計の高ポテンシャルを解き放つ。
時間反転をバイパスするという考えは、時間反転プロトコルを用いて通常研究される研究の実験的な研究の新たな機会を開くかもしれない。
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