論文の概要: Enhanced weak force sensing through atom-based coherent noise cancellation in a hybrid cavity optomechanical system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.10805v1
• Date: Wed, 26 Jan 2022 08:26:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-27 20:40:38.992563
• Title: Enhanced weak force sensing through atom-based coherent noise cancellation in a hybrid cavity optomechanical system
• Title（参考訳）: ハイブリッド空洞光学系における原子系コヒーレントノイズキャンセリングによる弱い力検出の強化
• Authors: S.K. Singh, M. Mazaheri, Jia-Xin Peng, and M. Asjad
• Abstract要約: 非線形ハイブリッド光学系におけるコヒーレント量子ノイズキャンセリングに基づく弱い力センシングについて検討する。 移動可能なメカニカルミラーと、固定された半透明ミラーと、超低温原子のアンサンブルと、光学パラメトリック増幅器とを含む。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: We investigate weak force-sensing based on coherent quantum noise cancellation in a nonlinear hybrid optomechanical system. The optomechanical cavity contains a moveable mechanical mirror, a fixed semitransparent mirror, an ensemble of ultracold atoms, and an optical parametric amplifier (OPA). Using the coherent quantum noise cancellation (CQNC) process, one can eliminate the back action noise at all frequencies. Also by tuning the OPA parameters, one can suppress the quantum shot-noise at lower frequencies than the resonant frequency. In the CQNC scheme, the damping rate of the mechanical oscillator matches the damping rate of the atomic ensemble, which is experimentally achievable even for a low-frequency mechanical oscillator with a high-quality factor. Elimination of the back action noise and suppression of the shot noise significantly enhance force sensing and thus overcome the standard quantum limit of weak force sensing. This hybrid scheme can play an essential role in the realization of quantum optomechanical sensors and quantum control.
• Abstract（参考訳）: 非線形ハイブリッド光機械システムにおけるコヒーレント量子ノイズキャンセレーションに基づく弱力センシングについて検討する。 この光学キャビティは、移動可能なメカニカルミラー、固定半透明ミラー、超低温原子のアンサンブル、光学パラメトリック増幅器(OPA)を含む。 コヒーレント量子ノイズキャンセレーション(cqnc)プロセスを使用することで、すべての周波数でのバックアクションノイズを除去できる。 また、OPAパラメータをチューニングすることで、共鳴周波数よりも低い周波数で量子ショットノイズを抑制することができる。 CQNC方式では、機械発振器の減衰速度は原子アンサンブルの減衰速度と一致し、低周波機械発振器でも高い品質の振動率で実験的に達成できる。 バックアクションノイズの除去とショットノイズの抑制は、力センシングを著しく向上させ、弱い力センシングの標準量子限界を克服する。 このハイブリッドスキームは、量子光学センサと量子制御の実現において重要な役割を果たす。

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