論文の概要: Spin projection noise and the magnetic sensitivity of optically pumped magnetometers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10746v1
• Date: Fri, 16 Feb 2024 15:11:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-19 15:40:05.806172
• Title: Spin projection noise and the magnetic sensitivity of optically pumped magnetometers
• Title（参考訳）: 光ポンピング磁気センサのスピン投影ノイズと磁気感度
• Authors: K. Mouloudakis, V. Koutrouli, I. K. Kominis, M. W. Mitchell, G. Vasilakis
• Abstract要約: スピンプロジェクションノイズ(SPN)制限信号とノイズ比(SNR)とOPMの磁気感度を計算するための新しい手法を提案する。 我々のモデルは平均場密度行列ダイナミクスのみに基づいている。 強い相関を持つ超微細スピンの結果として、スピン先行周波数におけるスピン投射ノイズの低減という新しいSERF特性について報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Present protocols for obtaining the ultimate magnetic sensitivity of optically pumped magnetometers (OPMs) utilizing alkali-metal ensembles rely on uncorrelated atoms in stretched states. A new approach for calculating the spin projection noise (SPN)-limited signal to noise ratio (SNR) and the magnetic sensitivity of OPMs is proposed. Our model is based solely on the mean-field density matrix dynamics and in contrast to previous models, it applies to both low and high field regimes, it takes into account the degree of spin polarization, the intra- and interhyperfine correlations, the decoherence processes, the atom-light coupling and the effects of the spin dynamics on the spin-noise spectra. Fine tuning of the probe frequency allow us to explore different hyperfine states and ground-state correlations. Especially in the spin-exchange-relaxation-free (SERF) regime, alongside the magnetic resonance narrowing and the increased number density, hallmarks of SERF magnetometers, we report on a new SERF feature; the reduction of spin-projection noise at the spin precession frequency as a consequence of strongly-correlated hyperfine spins that attenuate and redistribute SPN when properly probed.
• Abstract（参考訳）: アルカリ金属アンサンブルを用いた光ポンピング磁気センサ(opm)の究極磁気感度を得るためのプロトコルは、伸縮状態における非相関原子に依存している。 スピンプロジェクションノイズ(SPN)制限信号とノイズ比(SNR)とOPMの磁気感度を計算するための新しい手法を提案する。 このモデルは平均場密度行列ダイナミクスのみに基づいており、従来のモデルとは対照的に、スピン分極の程度、超微視的・超微視的相関、デコヒーレンス過程、原子-光結合、スピンダイナミクスがスピン-ノイズスペクトルに与える影響を考慮して、低場と高場の両方に適用できる。 プローブ周波数の微調整により、異なる超微粒子状態と基底状態相関を探索できる。 特にスピン交換緩和自由 (SERF) 法では, 磁気共鳴狭角化と増数密度, SERF磁力計の目印とともに, 新しいSERF特性, スピン先行周波数におけるスピン投射ノイズの低減が, 適切なプローブでSPNを減衰する強相関超微細スピンの結果として生じることを報告した。

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