論文の概要: Quantum Metrology with Higher-order Exceptional Points in Atom-cavity Magnonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09899v2
• Date: Mon, 28 Oct 2024 13:39:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-29 12:13:42.578410
• Title: Quantum Metrology with Higher-order Exceptional Points in Atom-cavity Magnonics
• Title（参考訳）: 原子空洞磁気学における高次例外点を持つ量子メトロロジー
• Authors: Minwei Shi, Guzhi Bao, Jinxian Guo, Weiping Zhang,
• Abstract要約: 本稿では,原子空洞系における高次EP(HOEP)の構成による量子力学のプロトコルを提案する。 任意の$n$-次EP(EPn)の構成に関する一般解析が示される HOEPの感度向上のメカニズムを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.039299481036676
• License:
• Abstract: Exceptional points (EPs), early arising from non-Hermitian physics, significantly amplify the system's response to minor perturbations, and act as a useful concept to enhance measurement in metrology. In particular, such a metrological enhancement grows dramatically with the EP's order. However, the Langevin noises intrinsically existing in the non-Hermitian systems diminish this enhancement. In this study, we propose a protocol for quantum metrology with the construction of higher-order EPs (HOEPs) in atom-cavity system through Hermitian magnon-photon interaction. The construction of HOEPs utilizes the atom-cavity non-Hermitian-like dynamical behavior but avoids the external Langevin noises via the Hermitian interaction. A general analysis is exhibited for the construction of arbitrary $n$-th order EP (EPn). As a demonstration of the superiority of these HOEPs in quantum metrology, we work out an EP3/4-based atomic sensor with sensitivity being orders of magnitude higher than that achievable in an EP2-based one. We further unveil the mechanism behind the sensitivity enhancement from HOEPs. The experimental establishment for this proposal is suggested with potential candidates. This EP-based atomic sensor, taking advantage of the atom-light interface, offers new insight into quantum metrology with HOEPs.
• Abstract（参考訳）: 非エルミート物理学から生まれた例外点(EP)は、小さな摂動に対するシステムの反応を著しく増幅し、気象学における測定を強化するための有用な概念として機能する。 特に、このようなメロジカルな拡張はEPの順序によって劇的に増加する。 しかし、本質的に非エルミート系に存在するランゲヴィンノイズは、この拡張を減少させる。 本研究では,Hermitian Magnon-photon 相互作用による原子-キャビティ系における高次EP(HOEP)の構成による量子力学のプロトコルを提案する。 HOEPの構成は原子-キャビティ非エルミート的な動的挙動を利用するが、エルミート相互作用を介して外部のランゲヴィンノイズを避ける。 任意の$n$-次EP(EPn)を構成するための一般的な解析が示される。 量子気象学におけるこれらのHOEPの優位性の実証として、EP3/4ベースの原子センサーを開発し、感度はEP2ベースのものよりも桁違いに高い。 さらに, HOEPの感度向上のメカニズムを明らかにした。 この提案の実験的根拠は、潜在的な候補について提案されている。 このEPベースの原子センサーは、原子光インタフェースを利用して、HOEPを用いた量子メロジに関する新たな洞察を提供する。

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