論文の概要: A general approach to backaction-evading receivers with
magnetomechanical and electromechanical sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.09587v1
- Date: Thu, 16 Nov 2023 05:51:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-17 16:26:29.170949
- Title: A general approach to backaction-evading receivers with
magnetomechanical and electromechanical sensors
- Title（参考訳）: 磁気・電気機械センサを用いたバックアクション回避受信機
- Authors: Brittany Richman, Sohitri Ghosh, Daniel Carney, Gerard Higgins, Peter
Shawhan, C. J. Lobb, Jacob M. Taylor
- Abstract要約: 機械式センサーは、標準量子限界付近で動作しながら非常に弱い摂動を検出することができる。
このノイズを除去する方法の1つは、自由粒子系の運動量のような量子非退化変数を測定することである。
本稿では,従来の電気・磁気トランスデューサ設計を用いた直接速度測定の理論モデルの提案と特徴付けを行う。
- 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: Today's mechanical sensors are capable of detecting extremely weak
perturbations while operating near the standard quantum limit. However, further
improvements can be made in both sensitivity and bandwidth when we reduce the
noise originating from the process of measurement itself -- the
quantum-mechanical backaction of measurement -- and go below this 'standard'
limit, possibly approaching the Heisenberg limit. One of the ways to eliminate
this noise is by measuring a quantum nondemolition variable such as the
momentum in a free-particle system. Here, we propose and characterize
theoretical models for direct velocity measurement that utilize traditional
electric and magnetic transducer designs to generate a signal while enabling
this backaction evasion. We consider the general readout of this signal via
electric or magnetic field sensing by creating toy models analogous to the
standard optomechanical position-sensing problem, thereby facilitating the
assessment of measurement-added noise. Using simple models that characterize a
wide range of transducers, we find that the choice of readout scheme -- voltage
or current -- for each mechanical detector configuration implies access to
either the position or velocity of the mechanical sub-system. This in turn
suggests a path forward for key fundamental physics experiments such as the
direct detection of dark matter particles.
- Abstract（参考訳）: 今日のメカニカルセンサーは、標準量子限界付近で動作しながら非常に弱い摂動を検出することができる。
しかし、測定の過程から生じるノイズ(測定の量子力学的バックアクション)を低減し、この「標準」限界を下回って、おそらくハイゼンベルク限界に近づくと、感度と帯域幅の両方でさらなる改善ができる。
このノイズを除去する方法の1つは、自由粒子系の運動量のような量子非劣化変数を測定することである。
そこで本研究では,従来の電気・磁気トランスデューサ設計を用いた直接速度測定のための理論モデルを提案し,その特性について述べる。
この信号の一般読み出しは, 標準光学的位置検出問題に類似した玩具モデルを作成し, 計測付加ノイズの評価を容易にすることで, 電場または磁界センサを介して行う。
広い範囲のトランスデューサを特徴付ける単純なモデルを用いることで、メカニカル検出器の構成ごとに読み出し方式 -- 電圧または電流 -- を選択すると、メカニカルサブシステムの位置または速度のいずれかにアクセスできることが分かる。
このことは、ダークマター粒子の直接検出のような重要な物理実験への道のりを示唆している。
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