論文の概要: Long-lived multilevel coherences and spin-1 dynamics encoded in the rotational states of ultracold molecules

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.15088v2
• Date: Tue, 27 May 2025 15:41:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-28 14:37:19.085125
• Title: Long-lived multilevel coherences and spin-1 dynamics encoded in the rotational states of ultracold molecules
• Title（参考訳）: 超低温分子の回転状態にコードされる長寿命多レベルコヒーレンスとスピン-1ダイナミクス
• Authors: Tom R. Hepworth, Daniel K. Ruttley, Fritz von Gierke, Philip D. Gregory, Alexander Guttridge, Simon L. Cornish,
• Abstract要約: 超低温の極性分子の回転状態は、長い放射寿命、マイクロ波-ドメイン結合、調整可能な双極子相互作用を有する。 多数の回転状態が利用可能になったことで、量子磁性のシミュレーション、高次元クエーディットにおける情報の符号化、多くの合成格子サイトを持つ合成次元など、多くの応用が提案されている。 そこで本研究では、回転状態間の多レベルコヒーレンスを、与えられた一対の状態に対して魔法の波長近くで動作する光ツイーザトラップを用いて設計する方法について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.69303106863453
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Rotational states of ultracold polar molecules possess long radiative lifetimes, microwave-domain coupling, and tunable dipolar interactions. The availability of numerous rotational states has inspired many proposed applications, including simulations of quantum magnetism, encodings of information in high-dimensional qudits, and synthetic dimensions with many synthetic lattice sites. Many of these applications are yet to be realised, primarily because engineering long-lived coherent superpositions of multiple rotational states is highly challenging. Here, we investigate how multilevel coherences between rotational states can be engineered by using optical tweezer traps operating close to a magic wavelength for a given pair of states. By performing precision Ramsey spectroscopy we find the exact magic wavelengths and sensitivities to detuning errors for multiple rotational state superpositions. We find that, for a trap polarised parallel to the quantisation axis, the magic wavelengths are closely clustered enabling long-lived coherence across multiple rotational states simultaneously. As an example, we demonstrate simultaneous second-scale coherence between three rotational states. Utilising this extended coherence, we perform multiparameter estimation using a generalised Ramsey sequence and demonstrate coherent spin-1 dynamics encoded in the rotational states. With modest experimental improvements, we predict that second-scale coherent dynamics of ten rotational states should be readily achievable.
• Abstract（参考訳）: 超低温の極性分子の回転状態は、長い放射寿命、マイクロ波-ドメイン結合、調整可能な双極子相互作用を有する。 多数の回転状態が利用可能になったことで、量子磁性のシミュレーション、高次元クエーディットにおける情報の符号化、多くの合成格子サイトを持つ合成次元など、多くの応用が提案されている。 これらの応用の多くはまだ実現されていないが、主な理由は工学的長寿命な多重回転状態のコヒーレント重ね合わせが極めて困難であるからである。 そこで本研究では、回転状態間の多レベルコヒーレンスを、与えられた一対の状態に対して魔法の波長近くで動作する光ツイーザトラップを用いて設計する方法について検討する。 精密ラムゼー分光法により、複数の回転状態重畳の誤差を抑えるための正確な魔法の波長と感度を求める。 量子化軸に平行なトラップ偏光に対して、マジック波長は密集しており、複数の回転状態にまたがって長期間のコヒーレンスを可能にする。 一例として、3つの回転状態間の同時2階コヒーレンスを示す。 この拡張コヒーレンスを利用して、一般化ラムゼー列を用いてマルチパラメータ推定を行い、回転状態に符号化されたコヒーレントスピン-1ダイナミクスを示す。 わずかに実験的な改善により、10個の回転状態の2次コヒーレントダイナミクスが容易に達成できると予測できる。

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