論文の概要: Adaptive cold-atom magnetometry mitigating the trade-off between sensitivity and dynamic range

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.01211v1
• Date: Mon, 03 Mar 2025 06:22:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:17:24.020818
• Title: Adaptive cold-atom magnetometry mitigating the trade-off between sensitivity and dynamic range
• Title（参考訳）: 感度とダイナミックレンジのトレードオフを緩和する適応型冷原子磁気量計
• Authors: Zhu Ma, Chengyin Han, Zhi Tan, Haihua He, Shenszhen Shi, Xin Kang, Jiatao Wu, Jiahao Huang, Bo Lu, Chaohong Lee,
• Abstract要約: 高い感度と高ダイナミックレンジを有する適応型巻き付き無冷原子磁気学を実験的に実証した。 ハーツの平方根あたりの感度は6.8$pm$0.1 picoteslaで、145.6ナノテトラの範囲である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.757682672810113
• License:
• Abstract: Cold-atom magnetometers can achieve an exceptional combination of superior sensitivity and high spatial resolution. One key challenge these quantum sensors face is improving the sensitivity within a given timeframe while preserving a high dynamic range. Here, we experimentally demonstrate an adaptive entanglement-free cold-atom magnetometry with both superior sensitivity and high dynamic range. Employing a tailored adaptive Bayesian quantum estimation algorithm designed for Ramsey interferometry using coherent population trapping (CPT), cold-atom magnetometry facilitates adaptive high-precision detection of a direct-current (d.c.) magnetic field with high dynamic range. Through implementing a sequence of correlated CPT-Ramsey interferometry, the sensitivity significantly surpasses the standard quantum limit with respect to total interrogation time. We yield a sensitivity of 6.8$\pm$0.1 picotesla per square root of hertz over a range of 145.6 nanotesla, exceeding the conventional frequentist protocol by 3.3$\pm$0.1 decibels. Our study opens avenues for the next generation of adaptive cold-atom quantum sensors, wherein real-time measurement history is leveraged to improve their performance.
• Abstract（参考訳）: 低温原子磁気センサは、優れた感度と高い空間分解能の例外的な組み合わせを達成できる。 これらの量子センサーが直面する重要な課題の1つは、高いダイナミックレンジを維持しながら、所定の時間枠内の感度を改善することである。 そこで本研究では, 高い感度と高ダイナミックレンジを有する適応エンタングルメントフリー冷原子磁気学を実験的に実証した。 コヒーレント集団トラップ(CPT)を用いたラムゼー干渉法のために設計された適応ベイズ量子推定アルゴリズムを用いて、コールド原子磁気学は、高ダイナミックレンジの直流(d.c.)磁場の適応的高精度検出を容易にする。 相関したCPT-ラムゼイ干渉計のシーケンスを実装することで、全尋問時間に対する感度は標準量子限界を大幅に上回る。 ヘルツの平方根あたり6.8$\pm$0.1 picoteslaの感度は145.6ナノテトラで、従来の頻繁なプロトコルである3.3$\pm$0.1デシベルを超えている。 我々の研究は、次世代の適応型冷原子量子センサへの道を開き、リアルタイム測定履歴を活用して性能を向上させる。

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