論文の概要: Quantum-amplified global-phase spectroscopy on an optical clock transition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.01914v1
- Date: Wed, 02 Apr 2025 17:18:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-03 19:59:19.453703
- Title: Quantum-amplified global-phase spectroscopy on an optical clock transition
- Title（参考訳）: 光時計転移における量子増幅大域位相分光法
- Authors: Leon Zaporski, Qi Liu, Gustavo Velez, Matthew Radzihovsky, Zeyang Li, Simone Colombo, Edwin Pedrozo-Peñafiel, Vladan Vuletić,
- Abstract要約: 我々はホロノミック量子ゲートの概念を応用し、新しいRabi型グローバル位相分光法(GPS)を開発した。
我々は、レーザーノイズを減らさずに2.4(5)dBのメトロジカルゲインを達成するOLCにおいて、量子増幅時間逆分光を実証することができる。
本手法は, 測定分解能に制限されず, 絡み合う相互作用のグローバルな性質により容易にスケールでき, 典型的な実験的不完全性に対して高い弾力性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.423659793487148
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical lattice clocks (OLCs) are at the forefront of precision metrology, operating near a standard quantum limit (SQL) set by quantum noise. Harnessing quantum entanglement offers a promising route to surpass this limit, yet there remain practical roadblocks concerning scalability and measurement resolution requirements. Here, we adapt the holonomic quantum-gate concept to develop a novel Rabi-type "global-phase spectroscopy" (GPS) that utilizes the detuning-sensitive global Aharanov-Anandan phase. With this approach, we are able to demonstrate quantum-amplified time-reversal spectroscopy in an OLC that achieves 2.4(7) dB metrological gain without subtracting the laser noise, and 4.0(8) dB improvement in laser noise sensitivity beyond the SQL. We further introduce rotary echo to protect the dynamics from inhomogeneities in light-atom coupling and implement a laser-noise-canceling differential measurement through symmetric phase encoding in two nuclear spin states. Our technique is not limited by measurement resolution, scales easily owing to the global nature of entangling interaction, and exhibits high resilience to typical experimental imperfections. We expect it to be broadly applicable to next-generation atomic clocks and other quantum sensors approaching the fundamental quantum precision limits.
- Abstract（参考訳）: 光学格子時計(OLC)は、量子ノイズによって設定された標準量子限界(SQL)の近くで動作し、精密メートル法の最前線にある。
量子エンタングルメントのハーネス化は、この限界を超える有望な経路を提供するが、スケーラビリティと測定の解決要件に関する実践的な障害は残っている。
本稿では、ホロノミック量子ゲートの概念を応用して、デチューニング感度のグローバルなアハラノフ・アンダン相を利用する新しいラビ型「グローバル位相分光法」(GPS)を開発する。
このアプローチにより、レーザノイズを減らさずに2.4(7) dBのメトロジカルゲインを達成するOLCにおいて、量子増幅時間逆分光を実演でき、さらに4.0(8) dBの改良により、SQLを超えるレーザーノイズ感度が向上する。
さらに、2つの核スピン状態における対称位相符号化によるレーザーノイズキャンセリング差分測定を実装し、光-原子カップリングの非均一性からダイナミクスを保護するために回転エコーを導入する。
本手法は, 測定分解能によって制限されるものではなく, 絡み合う相互作用のグローバルな性質により容易にスケールでき, 典型的な実験的不完全性に対して高いレジリエンスを示す。
我々は、量子精度の基本的な限界に近づく次世代原子時計や他の量子センサーに広く適用されることを期待している。
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