論文の概要: A Quantum Optical Microphone in the Audio Band

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.12429v2
• Date: Wed, 27 Apr 2022 08:17:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-15 11:56:27.722134
• Title: A Quantum Optical Microphone in the Audio Band
• Title（参考訳）: オーディオ帯域における量子光マイクロホン
• Authors: Raphael Nold, Charles Babin, Joel Schmidt, Tobias Linkewitz, Mar\'ia T. P\'erez Zaballos, Rainer St\"ohr, Roman Kolesov, Vadim Vorobyov, Daniil M. Lukin, R\"udiger Boppert, Stefanie Barz, Jelena Vu\v{c}kovi\'c, Christof M. Gebhardt, Florian Kaiser, J\"org Wrachtrup
• Abstract要約: 標準強度測定により光位相シフトを推定する手法を提案する。 オーディオ帯域に量子光マイクロホンを実装した。 量子録音された単語は、音声認識閾値を$-0.57, textdB_textSPL$で改善し、量子アドバンテージを可聴化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6390904258458897
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ability to perform high-precision optical measurements is paramount to science and engineering. Laser interferometry enables interaction-free sensing with a precision ultimately limited by shot noise. Quantum optical sensors can surpass this limit, but single- or multi-photon schemes are challenged by low experimental sampling rates, while squeezed-light approaches require complex optical setups and sophisticated time gating. Here, we introduce a simple method that infers optical phase shifts through standard intensity measurements while still maintaining the quantum advantage in the measurement precision. Capitalising on the robustness and high sampling rates of our device, we implement a quantum optical microphone in the audio band. Its performance is benchmarked against a classical laser microphone in a standardised medically-approved speech recognition test on 45 subjects. We find that quantum-recorded words improve the speech recognition threshold by $-0.57\, \text{dB}_{\text{SPL}}$, thus making the quantum advantage audible. Not only do these results open the door towards applications in quantum nonlinear interferometry, but they also show that quantum phenomena can be experienced by humans.
• Abstract（参考訳）: 高精度な光学測定を行う能力は、科学と工学に最重要である。 レーザー干渉計は、ショットノイズによって最終的に制限された精度で相互作用のないセンシングを可能にする。 量子光学センサはこの限界を超えることができるが、単光または多光子のスキームは実験的なサンプリングレートが低いため、圧縮光のアプローチは複雑な光学セットアップと洗練された時間ゲーティングを必要とする。 本稿では、測定精度の量子長所を維持しつつ、標準強度測定による光位相シフトを推定する簡易な方法を提案する。 この装置のロバスト性と高いサンプリング率を生かして,量子光マイクロホンを音声帯域に実装した。 その性能は、45人の被験者で標準化された音声認識テストにおいて、古典的なレーザーマイクロホンに対してベンチマークされる。 量子記録された単語は、音声認識閾値を$-0.57\, \text{dB}_{\text{SPL}}$で改善し、量子アドバンテージを可聴化する。 これらの結果は、量子非線形干渉法における応用への扉を開くだけでなく、量子現象が人間によって経験されることも示している。

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