論文の概要: Error analysis in large area multi-Raman pulse atom interferometry due to undesired spontaneous decay
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.08913v1
- Date: Wed, 13 Mar 2024 19:09:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-15 22:37:06.316082
- Title: Error analysis in large area multi-Raman pulse atom interferometry due to undesired spontaneous decay
- Title（参考訳）: 好ましくない自然崩壊による大面積マルチラマンパルス原子干渉計の誤差解析
- Authors: Philip Chrostoski, Scott Bisson, David Farley, Frank Narducci, Daniel Soh,
- Abstract要約: 原子干渉計(感度を制御する)は、原子雲により大きな運動量キックを与えることで増大させることができる。
そのような原子光学技術の一つは、中心の$pi-$Ramanパルスの数を増やすことである。
中間高エネルギー状態における時間の増加は、望ましくない自然崩壊の確率が高く、量子情報の損失をもたらす。
- 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: Despite the fact that atom interferometry has been a successful application of quantum sensing, a major topic of interest is the further improvement of the sensitivity of these devices. In particular, the area enclosed by the interferometer (which controls the sensitivity) can be increased by providing a larger momentum kick to the atom cloud, increasing the extent of the momentum axis. One such atom optics technique involves increasing the number of central $\pi-$Raman pulses. This technique, while providing the prerequisite additional momentum boost, also causes the atom to remain in the intermediate high energy state for longer periods of time. This additional length of time is often neglected in many treatments due to the adiabatic elimination of the higher energy state enabled by the large optical detuning. The increased time in the intermediate high energy state results in a higher probability of undesired spontaneous decay and a loss of quantum information, thereby adding error to the atom interferometer. In this work, we consider an open quantum system using the Lindblad master equation to devise a model for the atomic state dynamics that includes the undesired spontaneous decay from the intermediate high energy state. We formulate an error figure of merit to analyze limitations of an atom interferometer configured for acceleration measurements. Our theoretical results show the error figure of merit will be dominated by a $N_{R}^{-2}$ scaling factor for low numbers of $\pi-$Raman pulses, but will be dominated by a monotonic increase in error for high number of $\pi-$Raman pulses. We determined the number of $\pi$-Raman pulses that accomplishes maximal momentum transfer with a the minimal error, depending on major system parameters.
- Abstract（参考訳）: 原子干渉計が量子センシングの応用に成功しているにもかかわらず、大きな話題はこれらの装置の感度をさらに向上させることである。
特に、干渉計(感度を制御する)で囲まれた領域は、原子雲により大きな運動量キックを与え、運動量軸の幅を増大させることで増大させることができる。
そのような原子光学技術の一つは、中央の$\pi-$Ramanパルスの数を増やすことである。
この技術は、必要以上の運動量を増加させる一方で、原子は長期間の間中間の高エネルギー状態に留まる。
この追加の時間の長さは、大きな光デチューニングによって可能となる高エネルギー状態の断熱的除去により、多くの処理で無視されることが多い。
中間高エネルギー状態における時間の増加により、望ましくない自然崩壊の確率が高くなり、量子情報が失われ、原子干渉計に誤差が加えられる。
本研究では、リンドブラッド・マスター方程式を用いて、中間高エネルギー状態から望ましくない自然崩壊を含む原子状態ダイナミクスのモデルを考える。
加速度測定のために設定された原子干渉計の限界を解析するために、誤差の数値を定式化する。
我々の理論的結果は、誤りの数値は$N_{R}^{-2}$のスケーリング係数によって支配されるが、高い数の$\pi-$Ramanのパルスに対してモノトニックなエラーの増加によって支配されることを示している。
我々は,最大運動量移動を最小誤差で達成する$\pi$-Ramanパルスの数をシステムパラメータによって決定した。
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