論文の概要: Zeptometer displacement sensing using cavity opto-magneto-mechanics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.06795v1
- Date: Tue, 14 Feb 2023 02:26:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 16:39:40.456384
- Title: Zeptometer displacement sensing using cavity opto-magneto-mechanics
- Title（参考訳）: キャビティオプティオプティカル・マグネト・メカニクスを用いたゼプタメータ変位センシング
- Authors: Tatiana Iakovleva, Bijita Sarma and Jason Twamley
- Abstract要約: 空間変位検出のためのオプト・マグノメカニカル・セットアップを提案する。
磁石層間の分離の微妙な変化を, 光学系が検出できることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Optomechanical systems have been proven to be very useful for precision
sensing of a variety of forces and effects. In this work, we propose an
opto-magno-mechanical setup for spatial displacement sensing where one mirror
of the optical cavity is levitated in vacuum via diamagnetic forces in an
inhomogenous magnetic field produced by two layers of permanent magnets. We
show that the optomechanical system can sense small changes in separation
between the magnet layers, as the mechanical frequency of the levitated mirror
shifts with changing magnet layer separation $d$. We use Quantum Fisher
Information (QFI) as a figure of merit of the displacement sensing precision,
and study the fundamental precision bound that can be reached in our setup.
Nonlinear interaction inherently present in the optomechanical Hamiltonian
improves the precision, and we show that in the case of a pure state of the
optical cavity, one can achieve extremely small displacement sensing precision
of $\Delta d\sim36\times10^{-21}\text{m}$. Further, we incorporate decoherence
into our system to study the effect of leaking photons from the optical cavity
on the QFI.
- Abstract（参考訳）: 光学系は様々な力や効果の精密検出に非常に有用であることが証明されている。
本研究では, 永久磁石2層からなる不均質磁場中において, 光共振器の1つの鏡を磁気力により真空中で浮揚する空間変位検出のための光磁気機構を提案する。
その結果, 浮上ミラーの機械的周波数は, 磁気層分離が変化するにつれて変化するため, 磁気層間の分離の小さな変化を光学力学系が感知できることがわかった。
qfi(quantum fisher information)を変位センシング精度のメリットの数値として用い,セットアップで到達可能な基本的な精度境界について検討した。
光力学的ハミルトニアンに本質的に存在する非線形相互作用は精度を向上し、光学キャビティの純粋な状態の場合、非常に小さな変位検出精度である$\delta d\sim36\times10^{-21}\text{m}$が得られる。
さらに, 本システムにデコヒーレンスを組み込んで, 光学キャビティからの光子漏れがQFIに与える影響について検討した。
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