論文の概要: Dissipative superradiant spin amplifier for enhanced quantum sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.15647v3
- Date: Sun, 4 Dec 2022 00:54:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 06:50:26.340786
- Title: Dissipative superradiant spin amplifier for enhanced quantum sensing
- Title（参考訳）: 量子センシング強化のための散逸超ラジアントスピン増幅器
- Authors: Martin Koppenh\"ofer, Peter Groszkowski, Hoi-Kwan Lau, A. A. Clerk
- Abstract要約: このようなスキームの感度を劇的に向上させる「スピン増幅」プロトコルを提案する。
この手法は集団(超ラジカル)スピン崩壊を利用する。
提案手法では, 実際の読み出し機構を変更することなく, スピン読み出しが極めて不完全なシステムに対して, N$ のアプローチを2倍以内で行うことができることを示す。
- 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 metrology protocols exploiting ensembles of $N$ two-level systems and
Ramsey-style measurements are ubiquitous. However, in many cases excess readout
noise severely degrades the measurement sensitivity; in particular in sensors
based on ensembles of solid-state defect spins. We present a dissipative "spin
amplification" protocol that allows one to dramatically improve the sensitivity
of such schemes, even in the presence of realistic intrinsic dissipation and
noise. Our method is based on exploiting collective (i.e., superradiant) spin
decay, an effect that is usually seen as a nuisance because it limits
spin-squeezing protocols. We show that our approach can allow a system with a
highly imperfect spin readout to approach SQL-like scaling in $N$ within a
factor of two, without needing to change the actual readout mechanism. Our
ideas are compatible with several state-of-the-art experimental platforms where
an ensemble of solid-state spins (NV centers, SiV centers) is coupled to a
common microwave or mechanical mode.
- Abstract（参考訳）: n$2-レベルシステムのアンサンブルとラムジー形式の測定を利用する量子メロロジープロトコルはユビキタスである。
しかし、多くの場合、過剰な読み出しノイズは測定感度を著しく低下させ、特に固体欠陥スピンのアンサンブルに基づくセンサーにおいてである。
本稿では,現実的な本質的な散逸とノイズの存在下でも,このようなスキームの感度を劇的に向上させる「スピン増幅」プロトコルを提案する。
本手法は,スピンスケーシングプロトコルに制限があるため,通常は迷惑と見なされる,集団的(すなわち超ラジアント)スピン減衰を利用したものである。
我々は,本手法により,実読出機構を変更することなく,極めて不完全なスピン・リードアウトを持つシステムに対して,SQLライクなスケーリングを2倍以内で実現可能であることを示す。
我々のアイデアは、固体スピン(NV中心、SiV中心)のアンサンブルが共通のマイクロ波または機械的モードに結合される、最先端の実験プラットフォームと互換性がある。
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