論文の概要: Quantum metrology algorithms for dark matter searches with clocks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.12956v1
• Date: Sat, 25 Feb 2023 01:58:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 19:43:27.389918
• Title: Quantum metrology algorithms for dark matter searches with clocks
• Title（参考訳）: 時計を用いた暗黒物質探索のための量子気象アルゴリズム
• Authors: M. H. Zaheer, N. J. Matjelo, D. B. Hume, M. S. Safronova, and D. R. Leibrandt
• Abstract要約: 量子クロックを用いた暗黒物質探索のための新しいブロードバンド動的デカップリングアルゴリズムを提案する。 現実的なノイズ源を用いたスカラー暗黒物質探索の数値シミュレーションを行う。 真空紫外レーザーに関する技術的課題を回避できる代替トリウム核転移励起法について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum algorithms such as dynamical decoupling can be used to improve the sensitivity of a quantum sensor to a signal while suppressing sensitivity to noise. Atomic clocks are among the most sensitive quantum sensors, with recent improvements in clock technology allowing for unprecedented precision and accuracy. These clocks are highly sensitive to variations in fundamental constants, making them ideal probes for local ultralight scalar dark matter. Further improvements to the sensitivity is expected in proposed nuclear clocks based on the thorium 229m isomer. We investigate the use of various quantum metrology algorithms in the search for dark matter using quantum clocks. We propose a new broadband dynamical decoupling algorithm and compare it with quantum metrology protocols that have been previously proposed and demonstrated, namely differential spectroscopy and narrowband dynamical decoupling. We conduct numerical simulations of scalar dark matter searches with realistic noise sources and accounting for dark matter decoherence. Finally, we discuss an alternative thorium nuclear transition excitation method that bypasses the technical challenges associated with vacuum ultraviolet lasers.
• Abstract（参考訳）: ダイナミックデカップリングのような量子アルゴリズムは、ノイズに対する感度を抑えながら、信号に対する量子センサーの感度を改善するために用いられる。 原子時計は最も感度の高い量子センサーの1つであり、最近のクロック技術の改善により、前例のない精度と精度を実現している。 これらの時計は基本定数の変動に非常に敏感であり、局所的な超光スカラー暗黒物質の理想的なプローブである。 トリウム229m異性体に基づく核時計では感度のさらなる改善が期待されている。 量子時計を用いた暗黒物質探索における様々な量子気象アルゴリズムの利用について検討する。 本稿では,新しい広帯域動的デカップリングアルゴリズムを提案し,これまでに提案・実証された量子メトロロジープロトコル,すなわち微分分光法と狭帯域動的デカップリングとの比較を行った。 本研究では,現実的なノイズ源を用いたスカラー暗黒物質探索の数値シミュレーションを行い,暗黒物質デコヒーレンスを推定する。 最後に, 真空紫外レーザーに関する技術的課題を回避したトリウム核遷移励起法について述べる。

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