論文の概要: Multi-ensemble metrology by programming local rotations with atom movements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.16885v2
• Date: Wed, 6 Dec 2023 06:17:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-07 19:27:40.504415
• Title: Multi-ensemble metrology by programming local rotations with atom movements
• Title（参考訳）: 原子運動を伴う局所回転のプログラミングによるマルチセンスメトロロジー
• Authors: Adam L. Shaw, Ran Finkelstein, Richard Bing-Shiun Tsai, Pascal Scholl, Tai Hyun Yoon, Joonhee Choi, Manuel Endres
• Abstract要約: 局所的に光遷移を制御することは、中性原子ベースの時計と量子コンピューティングプラットフォームにとって大きな課題である。 我々は、ツイーザートラップされた原子のサブ波長制御による光遷移のための任意の単一サイトアドレッシングを示す。 2つの原子アンサンブルを用いてラムゼイ干渉計の単発2重四分法読み出しを同時に行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7291072604053306
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Current optical atomic clocks do not utilize their resources optimally. In particular, an exponential gain in sensitivity could be achieved if multiple atomic ensembles were to be controlled or read-out individually, even without entanglement. However, controlling optical transitions locally remains an outstanding challenge for neutral atom based clocks and quantum computing platforms. Here we show arbitrary, single-site addressing for an optical transition via sub-wavelength controlled moves of tweezer-trapped atoms, which we perform with $99.84(5)\%$ fidelity and with $0.1(2)\%$ crosstalk to non-addressed atoms. The scheme is highly robust as it relies only on relative position changes of tweezers and requires no additional addressing beams. Using this technique, we implement single-shot, dual-quadrature readout of Ramsey interferometry using two atomic ensembles simultaneously, and show an enhancement of the usable interrogation time at a given phase-slip error probability. Finally, we program a sequence which performs local dynamical decoupling during Ramsey evolution to evolve three ensembles with variable phase sensitivities, a key ingredient of optimal clock interrogation. Our results demonstrate the potential of fully programmable quantum optical clocks even without entanglement and could be combined with metrologically useful entangled states in the future.
• Abstract（参考訳）: 現在の光学原子時計はその資源を最適に利用していない。 特に、複数のアトミックアンサンブルを個々に制御したり、絡み合わずに読み出したりすると、感度の指数関数的な向上が得られる。 しかし、光遷移を局所的に制御することは、中性原子ベースの時計と量子コンピューティングプラットフォームにとって大きな課題である。 ここでは、ツイーザートリップされた原子のサブ波長制御による光転移に対する任意の単一サイトアドレスを示し、99.84(5)\%$忠実度と0.1(2)\%$非吸着原子とのクロストークで実行する。 このスキームはtweezersの相対的な位置変更のみに依存しており、追加のアドレスビームを必要としないため、非常に堅牢である。 この手法を用いて,2つのアトミックアンサンブルを用いたラムゼイ干渉計の単発・双曲読み出しを行い,与えられた位相スリップ誤差確率における使用間問合せ時間の向上を示す。 最後に,ramsey進化中に局所的な動的デカップリングを行うシーケンスをプログラムし,最適なクロック問合せの重要な要素である可変位相感度を持つ3つのアンサンブルを進化させる。 以上の結果は、絡み合いがなくても完全にプログラム可能な量子光時計の可能性を示し、将来、メトロロジー的に有用な絡み合い状態と組み合わせることができることを示した。

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