論文の概要: Quantum nonlinear spectroscopy via correlations of weak Faraday-rotation
measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.00207v1
- Date: Fri, 1 Sep 2023 01:50:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-04 14:40:24.089057
- Title: Quantum nonlinear spectroscopy via correlations of weak Faraday-rotation
measurements
- Title（参考訳）: 弱いファラデー回転測定の相関による量子非線形分光
- Authors: Brian Chung Hang Cheung, Ren-Bao Liu
- Abstract要約: ゆらぎの相関は、基本的な量子物理学と量子多体系を研究する上で鍵となる。
分光法とノイズスペクトロスコピーは揺らぎを特徴づける強力なツールであるが、高次相関の多くのタイプのうち、ごくわずかしかアクセスできない。
量子非線形分光法(QNS)と呼ばれる体系的な量子センシング手法は、最近、時間順序相関の任意の型と順序を抽出するために提案されている。
- 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 correlations of fluctuations are key to studying fundamental quantum
physics and quantum many-body dynamics. They are also useful information for
understanding and combating decoherence in quantum technology. Nonlinear
spectroscopy and noise spectroscopy are powerful tools to characterize
fluctuations, but they can access only very few among the many types of
higher-order correlations. A systematic quantum sensing approach, called
quantum nonlinear spectroscopy (QNS), is recently proposed for extracting
arbitrary types and orders of time-ordered correlations, using sequential weak
measurement via a spin quantum sensor. However, the requirement of a central
spin as the quantum sensor limits the versatility of the QNS since usually a
central spin interacts only with a small number of particles in proximity and
the measurement of single spins needs stringent conditions. Here we propose to
employ the polarization (a pseudo-spin) of a coherent light beam as a quantum
sensor for QNS. After interacting with a target system (such as a transparent
magnetic material), the small Faraday rotation of the linearly polarized light
can be measured, which constitutes a weak measurement of the magnetization in
the target system. The correlated difference photon counts of a certain numbers
of measurement shots can be made proportional to a certain type and order of
correlations of the magnetic fluctuations in the material. This protocol of QNS
is advantageous for studying quantum many-body systems.
- Abstract（参考訳）: ゆらぎの相関は、基本的な量子物理学と量子多体力学を研究する上で鍵となる。
また、量子技術におけるデコヒーレンスを理解し、戦うための有用な情報でもある。
非線形分光法とノイズスペクトロスコピーは揺らぎを特徴づける強力なツールであるが、高次相関の多くのタイプのうち、ごくわずかしかアクセスできない。
量子非線形分光法(QNS)と呼ばれる系統的な量子センシング手法は、スピン量子センサによる逐次弱測定を用いて、任意の種類の時間順序相関を抽出するために最近提案されている。
しかし、量子センサとしての中心スピンの要求は、通常は中心スピンが近接する少数の粒子とのみ相互作用するため、QNSの汎用性を制限し、単一スピンの測定には厳密な条件が必要である。
本稿では、コヒーレント光線の偏光(擬似スピン)をQNSの量子センサとして用いることを提案する。
ターゲット系(例えば透明磁性体)と相互作用した後、直線偏光光の小さなファラデー回転を測定することができ、ターゲット系における磁化の弱い測定となる。
一定数の計測ショットの相関差光子数を、材料内の磁気ゆらぎのある種のタイプと相関の順序に比例させることができる。
QNSのこのプロトコルは量子多体系の研究に有利である。
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