論文の概要: Atomic interferometer based on optical tweezers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07768v2
- Date: Thu, 22 Feb 2024 13:42:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-23 18:50:22.909337
- Title: Atomic interferometer based on optical tweezers
- Title(参考訳): 光トウェザを用いた原子干渉計
- Authors: Jonathan Nemirovsky, Rafi Weill, Ilan Meltzer, and Yoav Sagi
- Abstract要約: 本稿では,光学トラップ(光学的ツイーザ)を用いて原子の動きを操作・制御する新しい原子干渉計を提案し,解析する。
新しい干渉計は、長い探査時間、サブミクロメータの位置決め精度、原子軌道の整形における最大限の柔軟性を可能にする。
ツイーザー干渉計のユニークな機能によく適合する2つの応用について論じる。重力力の測定と原子と表面の間のカシミール・ポルダー力の研究である。
- 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: Atomic interferometers measure forces and acceleration with exceptional
precision. The conventional approach to atomic interferometry is to launch an
atomic cloud into a ballistic trajectory and perform the wave-packet splitting
in momentum space by Raman transitions. This places severe constraints on the
possible atomic trajectory, positioning accuracy and probing duration. Here, we
propose and analyze a novel atomic interferometer that uses micro-optical traps
(optical tweezers) to manipulate and control the motion of atoms. The new
interferometer allows long probing time, sub micrometer positioning accuracy,
and utmost flexibility in shaping of the atomic trajectory. The cornerstone of
the tweezer interferometer are the coherent atomic splitting and combining
schemes. We present two adiabatic schemes with two or three tweezers that are
robust to experimental imperfections and work simultaneously with many
vibrational states. The latter property allows for multi-atom interferometry in
a single run. We also highlight the advantage of using fermionic atoms to
obtain single-atom occupation of vibrational states and to eliminate mean-field
shifts. We examine the impact of tweezer intensity noise and demonstrate that,
when constrained by shot noise, the interferometer can achieve a relative
accuracy better than $10^{-11}$ in measuring Earth's gravitational
acceleration. The sub-micrometer resolution and extended measurement duration
offer promising opportunities for exploring fundamental physical laws in new
regimes. We discuss two applications well-suited for the unique capabilities of
the tweezer interferometer: the measurement of gravitational forces and the
study of Casimir-Polder forces between atoms and surfaces. Crucially, our
proposed tweezer interferometer is within the reach of current technological
capabilities.
- Abstract(参考訳): 原子干渉計は例外的な精度で力と加速度を測定する。
従来の原子間干渉法では、原子雲を弾道軌道に打ち上げ、ラマン転移による運動量空間での波束分割を行う。
これにより、可能な原子軌道、位置決め精度、探査期間に厳しい制約が課される。
本稿では,マイクロ光学トラップ(光トウィーザー)を用いて原子の動きを操作・制御する新しい原子干渉計を提案し,解析する。
この新しい干渉計は、長いプローブ時間、サブマイクロメートルの測位精度、原子軌道形成の柔軟性を最大限に発揮する。
ツイーザー干渉計の基盤は、コヒーレントな原子分割と結合スキームである。
実験的な不完全性に対して頑健な2つまたは3つのツイーザを持つ2つの断熱型スキームを,多くの振動状態と同時に動作させる。
後者の特性は、1回のランでマルチ原子干渉法を可能にする。
また、フェルミオン原子を用いた振動状態の単一原子占有と平均場シフトの除去の利点を強調した。
ツイーザー強度ノイズの影響を調べ、ショットノイズに制約された場合、干渉計は地球の重力加速度を測定するのに10~11ドルの相対精度より優れていることを実証する。
サブマイクロメートル分解能と拡張測定期間は、新しい体制における基本的な物理法則を探求する有望な機会を提供する。
ツイーザー干渉計のユニークな機能によく適合する2つの応用について論じる。重力力の測定と原子と表面の間のカシミール・ポルダー力の研究である。
重要なことに、提案したツイーザー干渉計は、現在の技術的能力の範囲内にある。
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