論文の概要: Squeezing-enhanced accurate differential sensing under large phase noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18256v1
- Date: Thu, 30 Jan 2025 10:38:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-31 15:14:46.244446
- Title: Squeezing-enhanced accurate differential sensing under large phase noise
- Title（参考訳）: 大位相雑音下でのスクイージング強調精度差分センシング
- Authors: Robin Corgier, Marco Malitesta, Leonid A. Sidorenkov, Franck Pereira Dos Santos, Gabriele Rosi, Guglielmo M. Tino, Augusto Smerzi, Leonardo Salvi, Luca Pezzè,
- Abstract要約: 原子干渉計は量子ゆらぎによって基本的に制約される感度に到達している。
ここでは,スピンスクイーズ状態を用いた2つの原子干渉計による差分位相測定について理論的に検討する。
差分位相の分散を最小化し,N-2/3$のスケーリングを行い,楕円フィッティング法に固有のバイアスを排除した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Atom interferometers are reaching sensitivities fundamentally constrained by quantum fluctuations. A main challenge is to integrate entanglement into quantum sensing protocols to enhance precision while ensuring robustness against noise and systematics. Here, we theoretically investigate differential phase measurements with two atom interferometers using spin-squeezed states, accounting for common-mode phase noise spanning the full $2\pi$ range. We estimate the differential signal using model-free ellipse fitting, a robust method requiring no device calibration and resilient to additional noise sources. Our results show that spin-squeezing enables sensitivities below the standard quantum limit. Specifically, we identify optimal squeezed states that minimize the differential phase variance, scaling as $N^{-2/3}$, while eliminating bias inherent in ellipse fitting methods. We benchmark our protocol against the Cram\'er-Rao bound and compare it with hybrid methods that incorporate auxiliary classical sensors. Our findings provide a pathway to robust and high-precision atom interferometry, in realistic noisy environments and using readily available states and estimation methods.
- Abstract（参考訳）: 原子干渉計は量子ゆらぎによって基本的に制約される感度に到達している。
主な課題は、ノイズやシステマティックスに対する堅牢性を確保しながら精度を高めるために、量子センシングプロトコルに絡み合いを統合することである。
ここでは,スピンスクイーズ状態を用いた2つの原子干渉計による差動位相測定について理論的に検討する。
本研究では, デバイスキャリブレーションを必要とせず, 付加ノイズ源に耐性を有するロバストな手法であるモデルフリー楕円フィッティングを用いて, 差分信号の推定を行う。
以上の結果から,スピンスクイージングにより,標準量子限界以下での感度が向上することが示唆された。
具体的には, 楕円嵌合法に固有のバイアスを排除しつつ, 差分相の分散を最小化し, スケールを$N^{-2/3}$とする最適圧縮状態を特定する。
我々は、Clam\er-Rao境界に対して我々のプロトコルをベンチマークし、補助的な古典的センサーを組み込んだハイブリッド手法と比較する。
本研究は, 現実的な雑音環境下での高強度原子干渉計への経路と, 容易に利用できる状態と推定法について検討した。
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