論文の概要: Quantum enhanced sensing by echoing spin-nematic squeezing in atomic
Bose-Einstein condensate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09124v1
- Date: Sun, 18 Dec 2022 16:40:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 08:27:00.092156
- Title: Quantum enhanced sensing by echoing spin-nematic squeezing in atomic
Bose-Einstein condensate
- Title（参考訳）: 原子ボース・アインシュタイン凝縮体におけるスピンネマティックスクイージングによる量子強化センシング
- Authors: Tian-Wei Mao, Qi Liu, Xin-Wei Li, Jia-Hao Cao, Feng Chen, Wen-Xin Xu,
Meng Khoon Tey, Yi-Xiao Huang, Li You
- Abstract要約: 本研究では, 原子ボース・アインシュタイン凝縮体において, スピンネマティック・スクイーズ法を用いて, 記録的な高強度化を達成できるプロトコルを提案する。
我々の研究はスピンネマティック・スクイージングの優れた多体コヒーレンスを強調し、原子磁気センサ、原子光時計、ローレンツ対称性違反の基本的な試験などにおける量子力学的応用の可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.71025384963426
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum entanglement can provide enhanced precision beyond standard quantum
limit (SQL), the highest precision achievable with classical means. It remains
challenging, however, to observe large enhancement limited by the experimental
abilities to prepare, maintain, manipulate and detect entanglement. Here, we
present nonlinear interferometry protocols based on echoing spin-nematic
squeezing to achieve record high enhancement factors in atomic Bose-Einstein
condensate. The echo is realized by a state-flip of the spin-nematic squeezed
vacuum, which serves as the probe state and is refocused back to the vicinity
of the unsqueezed initial state while carrying out near noiseless amplification
of a signal encoded. A sensitivity of $21.6\pm0.5$ decibels (dB) for a
small-angle Rabi rotation beyond the two-mode SQL of 26400 atoms as well as
$16.6\pm1.3$ dB for phase sensing in a Ramsey interferometer are observed. The
absolute phase sensitivity for the latter extrapolates to
$103~\rm{pT/\sqrt{Hz}}$ at a probe volume of $18~\mu\rm{m}^3$ for near-resonant
microwave field sensing. Our work highlights the excellent many-body coherence
of spin-nematic squeezing and suggests its possible quantum metrological
applications in atomic magnetometer, atomic optical clock, and fundamental
testing of Lorentz symmetry violation, etc.
- Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメントは、古典的な手段で達成可能な最高精度の標準量子限界(SQL)を超えて精度を高めることができる。
しかし、エンタングルメントを準備し、維持し、操作し、検出する実験能力によって制限された大きな強化を観察することは依然として困難である。
本稿では,原子ボース-アインシュタイン凝縮体における記録的な高強度化係数を達成するために,エコースピンネマティックスキューズに基づく非線形干渉プロトコルを提案する。
エコーは、プローブ状態として機能し、符号化された信号のノイズのない増幅を行ないながら、アンキューされた初期状態の近傍に再集中するスピンネマティック圧縮真空のステートフリップにより実現される。
26400原子の2モードSQLを超える小さな角度のラビ回転に対する21.6\pm0.5$デシベル(dB)の感度と、ラムゼー干渉計における位相検出のための16.6\pm1.3$dBの感度が観察された。
後者の絶対位相感度は103〜\rm{pT/\sqrt{Hz}}$のプローブ体積が18〜\mu\rm{m}^3$である。
我々の研究はスピンネマティック・スクイージングの優れた多体コヒーレンスを強調し、原子磁気センサ、原子光時計、ローレンツ対称性違反の基本的な試験などにおける量子力学的応用の可能性を示している。
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