論文の概要: Bayesian atomic clock locking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.06608v1
• Date: Sun, 11 Jun 2023 07:11:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-13 17:44:48.529619
• Title: Bayesian atomic clock locking
• Title（参考訳）: ベイズ原子時計のロック
• Authors: Chengyin Han, Zhu Ma, Yuxiang Qiu, Ruihuan Fang, Jiatao Wu, Chang Zhan, Maojie Li, Jiahao Huang, Bo Lu and Chaohong Lee
• Abstract要約: コールド原子コヒーレント・ポピュレーション・トラッピングクロックのための適応ベイズ周波数推定アルゴリズムを設計する。 ハイゼンベルク制限感度から得られる周波数安定性は、従来のロックの6倍の4.2times10-12/sqrttau$に改善される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.63951011817711
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: State-of-the-art atomic clocks occupy a crucial position in both fundamental science and practical technology. Generally, their stability is limited by the standard quantum limit, which scales as $1/\sqrt{N}$ in terms of the particle number $N$ or $1/\sqrt{T}$ in terms of the interrogation time $T$. On one hand, it is well-known that the scaling in terms of $N$ can be improved by employing quantum entanglement. On the other hand, the scaling in terms of $T$ can be improved by using well-designed Bayesian estimation. Here, by designing an adaptive Bayesian frequency estimation algorithm for a cold-atom coherent-population-trapping clock, we demonstrate the Heisenberg-limited sensitivity and achieve high-precision locking of the clock transition frequency. Benefit from the Heisenberg-limited sensitivity, the fractional frequency stability is improved to $4.2\times10^{-12}/\sqrt{\tau}$, which is 6 times better than that of the conventional locking. Our work not only gives an alternative way to lock atomic clocks, but also provides promising applications in other quantum sensors, such as, quantum magnetometers and atomic interferometers.
• Abstract（参考訳）: 最先端の原子時計は、基礎科学と実用技術の両方において重要な位置を占める。 一般に、それらの安定性は標準量子極限によって制限され、粒子番号$N$または$/\sqrt{T}$の点で1/\sqrt{N}$にスケールする。 一方で、n$のスケールが量子絡み合いを用いることで改善できることはよく知られている。 一方、よく設計されたベイズ推定を用いて、$T$のスケーリングを改善することができる。 本稿では,冷原子コヒーレント分布トラッピングクロックに対する適応ベイズ周波数推定アルゴリズムの設計により,ハイゼンベルク制限感度を実証し,クロック遷移周波数の高精度ロックを実現する。 ハイゼンベルク制限感度の利点により、分数周波数の安定性は従来のロックの6倍の4.2\times10^{-12}/\sqrt{\tau}$に向上した。 我々の研究は原子時計のロックの代替手段を提供するだけでなく、量子磁気計や原子干渉計といった他の量子センサーにも有望な応用を提供する。

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