論文の概要: Towards Precise 3D Quantum Control of a Levitated Dipolar Scatterer using Spatial Mode Decomposition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.08827v1
• Date: Fri, 13 Sep 2024 13:43:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-16 16:19:29.661261
• Title: Towards Precise 3D Quantum Control of a Levitated Dipolar Scatterer using Spatial Mode Decomposition
• Title（参考訳）: 空間モード分解を用いた浮上型双極子散乱器の精密3次元量子制御に向けて
• Authors: Thomas Dinter, Reece Roberts, Thomas Volz, Mikolaj K. Schmidt, Cyril Laplane,
• Abstract要約: 本研究では,空間モード分解に基づく新しい検出手法を提案する。 本研究では, 対象物体の動きによって生じる非弾性散乱場に対して, ソータ対の各モードが主となることを観察する。 これにより、各翻訳自由度は、情報チャネルの振幅に選択的に符号化される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: An essential requirement for universal quantum control of the centre-of-mass motion of levitated objects is the development of a precise readout of all three translational degrees of freedom. Improving that precision presents one key challenge: collecting all the information on the object's position, encoded in the scattered light, equivalent to minimising the measurement imprecision. Here, we propose a new detection technique based on spatial mode decomposition, which addresses this problem using a simple integrated setup, where all of the light back-scattered from a levitated nanoparticle couples into a spatial mode sorter. We observe that each mode of the sorter pairs predominantly to the in-elastically scattered field generated by the object's motion along a particular spatial axis. This results in each translational degree of freedom being selectively encoded in the amplitude of orthogonal information channels. Using this approach, we report measurement efficiencies ($\eta_{\mathrm{tot}}^x$, $\eta_{\mathrm{tot}}^y$, $\eta_{\mathrm{tot}}^z$) = (0.17, 0.15, 0.30), implying that our technique is capable of reaching the 3D quantum ground state.
• Abstract（参考訳）: 浮遊物体の中心-質量運動の普遍的な量子制御の必須条件は、3つの翻訳自由度全てを正確に読み取ることである。 物体の位置に関する全ての情報を収集し、散乱光に符号化し、測定精度を最小化する。 本稿では, 空間モード分解に基づく新しい検出手法を提案する。この手法は, ナノ粒子対から散乱した光を空間モードソータに逆散乱させる単純な統合構成を用いて, この問題に対処する。 本研究では, 対象物体の運動によって生じる非弾性散乱場に対して, ソータ対の各々のモードが, 特定の空間軸に沿って生じることを観察する。 これにより、各翻訳自由度は直交情報チャネルの振幅に選択的に符号化される。 このアプローチを用いて、測定効率($\eta_{\mathrm{tot}}^x$, $\eta_{\mathrm{tot}}^y$, $\eta_{\mathrm{tot}}^z$) = (0.17, 0.15, 0.30)を報告する。

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