論文の概要: Minutes-scale Schr{ö}dinger-cat state of spin-5/2 atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.09331v1
• Date: Sat, 12 Oct 2024 02:29:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-10-30 15:03:38.005984
• Title: Minutes-scale Schr{ö}dinger-cat state of spin-5/2 atoms
• Title（参考訳）: スピン-5/2原子の微小スケールSchr{ö}dinger-cat状態
• Authors: Y. A. Yang, W. -T. Luo, J. -L. Zhang, S. -Z. Wang, Chang-Ling Zou, T. Xia, Z. -T. Lu,
• Abstract要約: 我々は、光学的に捕捉された173$Yb(textitI = 5/2)原子の長寿命シュリンガーキャット状態を示す。 2つの反対方向とファテスト部分のスピン状態の重畳である猫状態は、非線形のスピン回転によって生成される。 光学格子の不均一光シフトに対してデコヒーレンスのない部分空間で保護され、猫状態は1.4(1)時間103$sのコヒーレンス時間を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum metrology with nonclassical states offers a promising route to improved precision in physical measurements. The quantum effects of Schr{\"o}dinger-cat superpositions or entanglements allow measurement uncertainties to reach below the standard quantum limit. However, the challenge in keeping a long coherence time for such nonclassical states often prevents full exploitation of the quantum advantage in metrology. Here we demonstrate a long-lived Schr{\"o}dinger-cat state of optically trapped $^{173}$Yb (\textit{I}\ =\ 5/2) atoms. The cat state, a superposition of two oppositely-directed and furthest-apart spin states, is generated by a non-linear spin rotation. Protected in a decoherence-free subspace against inhomogeneous light shifts of an optical lattice, the cat state achieves a coherence time of $1.4(1)\times 10^3$ s. A magnetic field is measured with Ramsey interferometry, demonstrating a scheme of Heisenberg-limited metrology for atomic magnetometry, quantum information processing, and searching for new physics beyond the Standard Model.
• Abstract（参考訳）: 非古典状態の量子メートル法は、物理測定の精度を向上させるための有望な経路を提供する。 Schr{\"o} ディンガー・キャットの重ね合わせや絡み合いの量子効果は、測定の不確実性が標準量子限界以下に達することを可能にする。 しかし、そのような古典的でない状態に対する長いコヒーレンス時間を維持するという課題は、しばしばメトロジーにおける量子的優位性の完全な活用を妨げている。 ここでは、光学的に閉じ込められた$^{173}$Yb (\textit{I}\ =\ 5/2)原子のSchr{\「o}dinger-cat状態を示す。 2つの反対方向とファテスト部分のスピン状態の重畳である猫状態は、非線形のスピン回転によって生成される。 光学格子の不均一光シフトに対してデコヒーレンスのない部分空間で保護され、猫状態は1.4(1)\times 10^3$ sというコヒーレンス時間を達成する。 磁場はラムゼー干渉計を用いて測定され、原子磁気メトリー、量子情報処理、および標準モデルを超えた新しい物理の探索のためのハイゼンベルク制限気象学のスキームを実証する。

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