論文の概要: Quantum-enhanced sensing on an optical transition via emergent
collective quantum correlations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.10688v1
- Date: Sun, 19 Mar 2023 15:41:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-21 17:44:01.501384
- Title: Quantum-enhanced sensing on an optical transition via emergent
collective quantum correlations
- Title（参考訳）: 創発的集団量子相関による光転移の量子強調センシング
- Authors: Johannes Franke, Sean R. Muleady, Raphael Kaubruegger, Florian Kranzl,
Rainer Blatt, Ana Maria Rey, Manoj K. Joshi and Christian F. Roos
- Abstract要約: 最大51個のイオンからなる1D鎖と、イオン分離の正則関数として崩壊する状態依存相互作用を用いて、光学遷移におけるスケーラブルな絡み合いを利用する方法を示す。
我々はラムゼー型干渉計でこれを実証し、N = 51イオンの標準量子限界以下で測定の不確かさを3.2 pm 0.5$ dB削減した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The control over quantum states in atomic systems has led to the most precise
optical atomic clocks to date. Their sensitivity is currently bounded by the
standard quantum limit, a fundamental floor set by quantum mechanics for
uncorrelated particles, which can nevertheless be overcome when operated with
entangled particles. Yet demonstrating a quantum advantage in real world
sensors is extremely challenging and remains to be achieved aside from two
remarkable examples, LIGO and more recently HAYSTAC. Here we illustrate a
pathway for harnessing scalable entanglement in an optical transition using 1D
chains of up to 51 ions with state-dependent interactions that decay as a
power-law function of the ion separation. We show our sensor can be made to
behave as a one-axis-twisting (OAT) model, an iconic fully connected model
known to generate scalable squeezing. The collective nature of the state
manifests itself in the preservation of the total transverse magnetization, the
reduced growth of finite momentum spin-wave excitations, the generation of spin
squeezing comparable to OAT (a Wineland parameter of $-3.9 \pm 0.3$ dB for only
N = 12 ions) and the development of non-Gaussian states in the form of atomic
multi-headed cat states in the Q-distribution. The simplicity of our protocol
enables scalability to large arrays with minimal overhead, opening the door to
advances in timekeeping as well as new methods for preserving coherence in
quantum simulation and computation. We demonstrate this in a Ramsey-type
interferometer, where we reduce the measurement uncertainty by $-3.2 \pm 0.5$
dB below the standard quantum limit for N = 51 ions.
- Abstract（参考訳）: 原子系における量子状態の制御は、これまでで最も正確な光学原子時計を生み出した。
現在、それらの感度は、非相関粒子の量子力学によって設定された標準量子極限によって制限されているが、しかしながら、絡み合った粒子で操作すると克服できる。
しかし、現実世界のセンサーに量子的優位性を示すことは極めて困難であり、LIGOとより最近のHAYSTACの2つの顕著な例を除いては達成できない。
ここでは, イオン分離のパワーロー関数として崩壊する状態依存相互作用を持つ51イオンまでの1d鎖を用いた光遷移におけるスケーラブルな絡み合いを利用する経路を示す。
我々のセンサは、スケーラブルなスクイーズを生成することで知られている象徴的な完全連結モデルである1軸回転(OAT)モデルとして振る舞うことができることを示す。
状態の集合的性質は、全横磁化の保存、有限運動量スピン波励起の減少、OAT(N = 12イオンに対して3.9 \pm 0.3$ dBのワインランドパラメータ)に匹敵するスピンスクイーズの生成、Q分布における原子多頭猫状態の形での非ガウス状態の発達に現れている。
プロトコルの単純さにより、最小限のオーバーヘッドで大規模配列のスケーラビリティを実現し、時間管理の進歩への扉を開くとともに、量子シミュレーションと計算におけるコヒーレンスを保存するための新しい方法も提供する。
我々はラムゼー型干渉計でこれを実証し、N = 51イオンの標準量子限界以下で測定の不確かさを3.2 pm 0.5$ dB削減した。
関連論文リスト
- A dissipation-induced superradiant transition in a strontium cavity-QED system [0.0]
キャビティ量子電磁力学(QED)では、エミッタと共振器が結合し、量子光-物質相互作用の精密な研究を可能にする。
ここでは、超低温8,8$Sr原子のアンサンブルを用いて、CRFモデルで予測される連続超ラジカル相転移の観測を行う。
我々の観測は、量子状態を生成するために予測された駆動散逸系のより細かい制御への第一歩である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-20T18:00:00Z) - Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。
古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。
本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z) - Finite Pulse-Time Effects in Long-Baseline Quantum Clock Interferometry [45.73541813564926]
我々は、内部時計遷移とともに非局在化された$-$となる量子中心の$-$の相互作用を研究する。
提案した量子時計干渉計は、様々な光学場からの摂動に対して安定であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-25T18:00:03Z) - Scalable spin squeezing in a dipolar Rydberg atom array [2.392520546501394]
標準量子限界を超えて測定精度を高める方法を示す。
そのためには、量子プロジェクションノイズ(squeezingとして知られる戦略)を再構成することができる。
まず,マルチステップのスピンスキーズプロトコルを用いることで,約1dBのスキューズ処理をさらに強化し,第2に,Floquetエンジニアリングを活用してハイゼンベルク相互作用を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-14T16:35:17Z) - Coherent control of a high-orbital hole in a semiconductor quantum dot [21.05348937863074]
単一電荷キャリアの 量子ドットでのコヒーレントな操作は 主に 最低軌道状態に限られる
我々は、オージェ法により、ホールの高軌道状態を制御するための全光学的手法を実証する。
我々の研究は、量子エミッタにおける高軌道状態の基本的な性質を理解する新しい可能性を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-21T03:49:46Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z) - Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate
Landau-Zener model [50.591267188664666]
本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。
我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z) - Entanglement-Enhanced Matter-Wave Interferometry in a High-Finesse
Cavity [0.0]
エンタングルメント(英: Entanglement)は、独立した原子の量子崩壊によって設定された標準量子限界を超えることができる量子センサーの基本的な資源である。
集合キャビティ-QEDシステムは、レーザー冷却原子アンサンブルの内部自由度を含む多くの直接観測された絡み合いを生成することに成功した。
絡み合った状態は、直接観測されたメロジカルエンハンスメントの1.7+0.5_-0.5$ dBでマッハ・ツェンダー光パルス干渉計に初めて注入される。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-26T21:07:25Z) - Enhanced nonlinear quantum metrology with weakly coupled solitons and
particle losses [58.720142291102135]
ハイゼンベルク(最大1/N)および超ハイゼンベルクスケーリングレベルにおける位相パラメータ推定のための干渉計測手法を提案する。
我々のセットアップの中心は、量子プローブを形成する新しいソリトンジョセフソン接合(SJJ)システムである。
このような状態は、適度な損失があっても最適な状態に近いことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-07T09:29:23Z) - Time-Reversal-Based Quantum Metrology with Many-Body Entangled States [0.5911087507716212]
量子力学において、絡み合いは、独立粒子で動くセンサーの精度を束縛する標準量子限界(英語版)(英語版)を克服するために用いられる貴重な資源である。
光学工学的多体ハミルトニアンにおける制御符号変化による効果的な時間反転プロトコルを実装した。
350の中立な171$Yb原子を用いると、この信号増幅は標準量子限界を超える最大の感度改善を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-07T16:19:09Z) - Superposition of two-mode squeezed states for quantum information
processing and quantum sensing [55.41644538483948]
2モード圧縮状態(TMSS)の重ね合わせについて検討する。
TMSSは量子情報処理や量子センシングに潜在的な応用がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-01T18:09:01Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。