論文の概要: Sensing atomic superfluid rotation beyond the standard quantum limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19123v1
• Date: Thu, 29 Feb 2024 13:00:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-01 14:58:05.010339
• Title: Sensing atomic superfluid rotation beyond the standard quantum limit
• Title（参考訳）: 標準量子限界を超える原子超流動回転のセンシング
• Authors: Rahul Gupta, Pradeep Kumar, Rina Kanamoto, M. Bhattacharya, Himadri Shekhar Dhar
• Abstract要約: リングトラップ内のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)を用いて形成された原子超流体は、超流動流体力学、量子センシング、物質波干渉計の文脈で研究されている。 近年の研究では、環BECを軌道角運動量を持つ光学キャビティモードに結合させることにより、縮合体の回転を最小限に破壊的に測定する手法が提案されている。 圧縮光とバックアクション回避技術を用いることで、凝縮体の角運動量が標準量子限界よりかなり低いノイズで感知できることを実証するために、詳細な理論的解析を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.759898015794557
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Atomic superfluids formed using Bose-Einstein condensates (BECs) in a ring trap are currently being investigated in the context of superfluid hydrodynamics, quantum sensing and matter-wave interferometry. The characterization of the rotational properties of such superfluids is important, but can presently only be performed by using optical absorption imaging, which completely destroys the condensate. Recent studies have proposed coupling the ring BEC to optical cavity modes carrying orbital angular momentum to make minimally destructive measurements of the condensate rotation. The sensitivity of these proposals, however, is bounded below by the standard quantum limit set by the combination of laser shot noise and radiation pressure noise. In this work, we provide a theoretical framework that exploits the fact that the interaction between the scattered modes of the condensate and the light reduces to effective optomechanical equations of motion. We present a detailed theoretical analysis to demonstrate that the use of squeezed light and backaction evasion techniques allows the angular momentum of the condensate to be sensed with noise well below the standard quantum limit. Our proposal is relevant to atomtronics, quantum sensing and quantum information.
• Abstract（参考訳）: ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)をリングトラップに用いた原子超流動体は、現在超流動流体力学、量子センシング、物質波干渉計の文脈で研究されている。 このような超流体の回転特性のキャラクタリゼーションは重要であるが、現在はコンデンサを完全に破壊する光吸収イメージングを用いてのみ行うことができる。 近年の研究では、リングbecを軌道角運動量を運ぶ光学キャビティモードに結合し、凝縮回転の最小破壊測定を行うことが提案されている。 しかし、これらの提案の感度は、レーザーショットノイズと放射圧ノイズの組み合わせによって設定された標準量子限界によって下記に示される。 本研究では, 凝縮体の散乱モードと光との相互作用が, 効果的な運動方程式に還元されるという事実を利用する理論的枠組みを提供する。 圧縮光とバックアクション回避技術を用いることで、凝縮体の角運動量が標準量子限界よりかなり低いノイズで感知できることを実証するために、詳細な理論的解析を行った。 我々の提案は、原子エレクトロニクス、量子センシング、および量子情報に関係している。

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