論文の概要: Enhancing Dynamic Range of Sub-Quantum-Limit Measurements via Quantum Deamplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.15061v3
• Date: Mon, 06 Jan 2025 15:01:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-07 13:45:20.224966
• Title: Enhancing Dynamic Range of Sub-Quantum-Limit Measurements via Quantum Deamplification
• Title（参考訳）: 量子デアンプリフィケーションによるサブ量子限界測定のダイナミックレンジ向上
• Authors: Qi Liu, Ming Xue, Xinwei Li, Denis V. Vasilyev, Ling-Na Wu, Vladan Vuletić,
• Abstract要約: 動的範囲を最小限の感度で拡張する新しい量子デアンプリフィケーション機構を導入する。 我々のプロトコルは、最先端の原子分子-光学プラットフォームの範囲内にあります。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.144098198581814
• License:
• Abstract: Balancing high sensitivity with a broad dynamic range is a fundamental challenge in measurement science, as improving one often compromises the other. While traditional quantum metrology has prioritized enhancing local sensitivity, a large dynamic range is crucial for applications such as atomic clocks, where extended phase interrogation times contribute to wider phase range. In this Letter, we introduce a novel quantum deamplification mechanism that extends dynamic range at a minimal cost of sensitivity. Our approach uses two sequential spin-squeezing operations to generate and detect an entangled probe state, respectively. We demonstrate that the optimal quantum interferometer limit can be approached through two-axis counter-twisting dynamics. Further expansion of dynamic range is possible by using sequential quantum deamplification interspersed with phase encoding processes. Additionally, we show that robustness against detection noise can be enhanced by a hybrid sensing scheme that combines quantum deamplification with quantum amplification. Our protocol is within the reach of state-of-the-art atomic-molecular-optical platforms, offering a scalable, noise-resilient pathway for entanglement-enhanced metrology.
• Abstract（参考訳）: 広いダイナミックレンジで高感度をバランスさせることは、測定科学における基本的な課題である。 従来の量子メトロジーは局所感度の向上を優先しているが、原子時計などの応用には大きなダイナミックレンジが不可欠である。 このレターでは、動的範囲を最小限の感度で拡張する新しい量子デアンプリケーション機構を導入する。 提案手法では,2つの逐次スピンスクイーズ演算を用いて,絡み合ったプローブ状態の生成と検出を行う。 最適量子干渉計の限界は2軸の反ツイスト動学によって近似できることを示した。 位相符号化プロセスと交差するシーケンシャル量子デアンプリフィケーションを用いることで、ダイナミックレンジのさらなる拡張が可能となる。 さらに,検出ノイズに対するロバスト性は,量子デアンプ化と量子増幅を組み合わせたハイブリッドセンシング方式によって向上できることを示す。 我々のプロトコルは最先端の原子分子-光学プラットフォームの範囲内にあり、エンタングルメント強化メトロジーのためのスケーラブルで耐雑音性のある経路を提供する。

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