論文の概要: Observation of Exceptional Points in Thermal Atomic Ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.06985v1
- Date: Fri, 14 Apr 2023 08:14:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-17 14:14:48.758918
- Title: Observation of Exceptional Points in Thermal Atomic Ensembles
- Title（参考訳）: 熱原子集合体の例外点の観測
- Authors: Chao Liang and Yuanjiang Tang and An-Ning Xu and Yong-Chun Liu
- Abstract要約: 非エルミート系における例外点(EP)は、知覚を増強する興味深い可能性を生み出している。
我々は多層熱原子アンサンブルのEPを実験的に観察し、1桁の磁場の高感度センシングを実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.775696647310692
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Exceptional points (EPs) in non-Hermitian systems have recently attracted
wide interests and spawned intriguing prospects for enhanced sensing. However,
EPs have not yet been realized in thermal atomic ensembles, which is one of the
most important platforms for quantum sensing. Here we experimentally observe
EPs in multi-level thermal atomic ensembles, and realize enhanced sensing of
magnetic field for one order of magnitude. We take advantage of the rich energy
levels of atoms and construct effective decays for selected energy levels by
employing laser coupling with the excited state, yielding unbalanced decay
rates for different energy levels, which finally results in the existence of
EPs. Furthermore, we propose the optical polarization rotation measurement
scheme to detect the splitting of the resonance peaks, which makes use of both
the absorption and dispersion properties, and shows advantage with enhanced
splitting compared with the conventional transmission measurement scheme.
Besides, in our system both the effective coupling strength and decay rates are
flexibly adjustable, and thus the position of the EPs are tunable, which
expands the measurement range. Our work not only provides a new controllable
platform for studying EPs and non-Hermitian physics, but also provide new ideas
for the design of EP-enhanced sensors and opens up realistic opportunities for
practical applications in the high-precision sensing of magnetic field and
other physical quantities.
- Abstract（参考訳）: 非エルミート系における例外点(EPs)は近年広く関心を集めており、高感度化に向けた興味深い展望を生み出している。
しかし、EPは、量子センシングの最も重要なプラットフォームの一つである熱原子アンサンブルではまだ実現されていない。
ここでは,多層熱原子アンサンブル中のEPを実験的に観察し,一桁の磁場の高感度センシングを実現する。
我々は、原子の豊富なエネルギー準位を生かし、励起状態とレーザーカップリングして、異なるエネルギー準位に対して不均衡な崩壊率をもたらすことにより、選択されたエネルギー準位に対して効果的な崩壊を構築する。
さらに,吸収特性と分散特性を両立させた共振ピークの分離を検出するための光偏光回転測定法を提案し,従来の伝送計測法に比べて分割の増大が有利であることを示す。
また, 本システムでは, 効果的な結合強度と減衰速度は柔軟に調整可能であり, epの位置は調整可能であり, 測定範囲を拡大する。
我々の研究は、EPと非エルミート物理学を研究するための新しい制御可能なプラットフォームを提供するだけでなく、EP強化センサーの設計のための新しいアイデアを提供し、磁場やその他の物理量の高精度センシングにおける実践的応用のための現実的な機会を開く。
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