論文の概要: Cavity Sub- and Superradiance Enhanced Ramsey Spectroscopy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.09731v1
• Date: Fri, 21 Jan 2022 14:57:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 05:56:47.817717
• Title: Cavity Sub- and Superradiance Enhanced Ramsey Spectroscopy
• Title（参考訳）: キャビティサブおよびスーパーラディアン強化ラムジー分光法
• Authors: Christoph Hotter, Laurin Ostermann and Helmut Ritsch
• Abstract要約: 光学格子に閉じ込められた超低温原子の大きな高密度アンサンブルにおけるラムゼイ分光は、双極子-双極子相互作用によるシフトと、その精度と精度を制限した集団超放射能に悩まされる。 本稿では,弱い単一原子で動作する光キャビティを介して,低密度の原子数に対する極小加熱による高速信号読出しを実現する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ramsey spectroscopy in large, dense ensembles of ultra-cold atoms trapped in optical lattices suffers from dipole-dipole interaction induced shifts and collective superradiance limiting its precision and accuracy. We propose a novel geometry implementing fast signal readout with minimal heating for large atom numbers at lower densities via an optical cavity operated in the weak single atom but strong collective coupling regime. The key idea is controlled collective transverse $\pi/2$-excitation of the atoms to prepare a macroscopic collective spin protected from cavity superradiance. This requires that the two halves of the atomic ensemble are coupled to the cavity mode with opposite phase, which is naturally realized for a homogeneously filled volume covering odd and even sites of the cavity mode along the cavity axis. The origin of the superior precision can be traced back to destructive interference among sub-ensembles in the complex nonlinear collective atom field dynamics. In the same configuration we find surprising regular self-pulsing of the cavity output for suitable continuous illumination. Our simulations for large atom numbers employing a cumulant expansion are qualitatively confirmed by a full quantum treatment of smaller ensembles.
• Abstract（参考訳）: 光学格子に閉じ込められた超低温原子の大きな密集したアンサンブルにおけるラムゼー分光法は、双極子-双極子相互作用誘起シフトと、その精度と精度を制限する集合超放射能に苦しむ。 本稿では,弱い単一原子で作動する光キャビティを介して低密度で大きな原子数を最小に加熱し,高速な信号読み出しを実現する新しい形状を提案する。 鍵となるアイデアは、原子の逆数$\pi/2$-励起を制御し、空洞超放射光から保護されたマクロな集合スピンを作成することである。 これにより、原子アンサンブルの2つのハーフは反対位相のキャビティモードと結合され、キャビティ軸に沿ってキャビティモードの奇数かつ偶数箇所を覆う均一に充填されたボリュームに対して自然に実現される。 高精度の起源は、複雑な非線形集合原子場力学におけるサブアンサンブル間の破壊的干渉に遡ることができる。 同じ構成で、連続照明に適したキャビティ出力の驚くべき定期的な自己脈動が見られます。 累積展開を用いた大きな原子数に対するシミュレーションは、より小さなアンサンブルの完全な量子処理によって定性的に確認される。

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