論文の概要: Enhancing the sensitivity of atom-interferometric inertial sensors in
dynamic environments using robust control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03683v1
- Date: Tue, 7 Mar 2023 06:50:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 16:18:12.009672
- Title: Enhancing the sensitivity of atom-interferometric inertial sensors in
dynamic environments using robust control
- Title（参考訳）: ロバスト制御による動的環境における原子干渉慣性センサの感度向上
- Authors: J. C. Saywell, M. S. Carey, P. S. Light, S. S. Szigeti, A. R. Milne,
K. Gill, M. L. Goh, N. M. Wilson, P. J. Everitt, N. P. Robins, R. P.
Anderson, M. R. Hush, and M. J. Biercuk
- Abstract要約: 本研究では, 冷間原子間加速度計の計測感度を向上し, 誤差ロスト光パルス列の調整を行った。
ソフトウェア定義量子センサの動作は, 環境条件下で有用な性能を発揮することが, 初めて示された。
- 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: We experimentally demonstrate that tailored error-robust light pulse
sequences improve the measurement sensitivity of a state-of-the-art cold-atom
interferometric accelerometer. Our error-robust pulses, designed and
implemented in software using robust quantum control techniques, are tailored
to mitigate noise sources that are caused by -- and typically severely inhibit
-- operation in dynamic field-based environments. We show that these robust
pulse sequences improve the fringe visibility of an order-3 Bragg-pulse
cold-atom interferometer by a factor of 3$\times$ over "primitive" Gaussian
pulses for an atomic source with a broad momentum width of $\sim 1.6 \hbar k$
and verify their scale factor through absolute measurements of Earth's gravity
with 2$\times$ enhanced precision. Furthermore, in the presence of laser
intensity noise that varies up to 20\% from pulse-to-pulse, designed to mimic
the effect of lateral platform accelerations, the same robust control solutions
preserve fringe visibility while the utility of the primitive Gaussian pulses
collapses, delivering a 10$\times$ improvement in measurement precision of an
applied acceleration. These results show for the first time that
software-defined quantum sensor operation can deliver useful performance in
environmental regimes where primitive operation is severely degraded, providing
a pathway to augment the performance of current and next generation portable
cold-atom inertial sensors in real fielded settings.
- Abstract（参考訳）: そこで本研究では,最先端の寒冷原子干渉加速度計の感度向上効果を実験的に実証する。
当社のエラーロバストパルスは、堅牢な量子制御技術を使用してソフトウェアで設計、実装され、動的フィールドベース環境での動作によって引き起こされるノイズソースを緩和するために調整されています。
これらのロバストパルスシーケンスは、広運動量幅が$\sim 1.6 \hbar k$の原子源に対して3$\times$よりも3$\times$の「原始」ガウスパルスで3桁のブラッグパルス冷原子干渉計のスペクトル視認性を向上し、地球の重力を2$\times$の精度で絶対測定することでそのスケール係数を検証する。
さらに、横方向のプラットフォーム加速度の効果を模したパルス対パルスから最大20%まで変化するレーザー強度ノイズの存在下では、原始ガウスパルスの効用が崩壊する一方、同じ頑健な制御ソリューションが外界の可視性を保ち、適用加速度の測定精度を10$\times$に向上させる。
これらの結果から,プリミティブな動作が著しく低下した環境下では,ソフトウェア定義型量子センサの動作が,実フィールド環境下での現行および次世代の携帯型冷原子慣性センサの性能向上に有効であることを示す。
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