論文の概要: Super-resolving frequency measurement with mode-selective quantum memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20514v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 15:02:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.802225
• Title: Super-resolving frequency measurement with mode-selective quantum memory
• Title（参考訳）: モード選択型量子メモリを用いた超解像周波数測定
• Authors: Shicheng Zhang, Aonan Zhang, Ilse Maillette de Buy Wenniger, Paul M. Burdekin, Steven Sagona-Stophel, Anindya Rastogi, Sarah E. Thomas, Ian A. Walmsley,
• Abstract要約: モード選択型原子ラマン量子メモリを用いた超解波周波数推定のためのユニークなプラットフォームを提案する。 メモリのコヒーレントに最適な時間モードを高忠実度で保存し、オンデマンドで検索し、モードクロストークを0.34%まで低めに実現した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.481381200205933
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-precision optical frequency measurement is indispensable to modern science and technology, yet conventional spectroscopic techniques struggle to resolve spectral features narrower than their bandwidth. Here, we introduce a unique platform for super-resolving frequency estimation utilizing a mode-selective atomic Raman quantum memory implemented in warm cesium vapor. By precisely engineering the light-matter interaction, our memory coherently stores the optimal temporal mode with high fidelity and retrieves it on-demand, realizing a mode crosstalk as low as 0.34%. For the task of estimating the separation between two spectral lines, we experimentally measure the mean squared error of the frequency estimate, achieving a sensitivity as small as 1/20 of the linewidth with up to a ($34\pm4$)-fold enhancement in precision over direct intensity measurements. This enhanced resolution of frequency measurements, combined with the memory's capability of on-demand storage, retrieval and mode conversion, paves the way for multifunctional memory-based time-frequency sensors and their integration within quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 高精度の光周波数測定は現代科学や技術には不可欠であるが、従来の分光法は帯域幅よりも狭いスペクトルを解くのに苦労している。 本稿では,温度セシウム蒸気に実装したモード選択型原子ラマン量子メモリを用いた超解波周波数推定のためのユニークなプラットフォームを提案する。 光と光の相互作用を正確にエンジニアリングすることで、私たちのメモリは最適な時間モードを高い忠実度でコヒーレントに保存し、オンデマンドで取得し、モードクロストークを0.34%まで低めに実現します。 2つのスペクトル線間の分離を推定するために、周波数推定の平均2乗誤差を実験的に測定し、直線幅の1/20の感度を(34\pm4$)倍の精度で測定する。 この周波数測定の高解像度化は、オンデマンドストレージ、検索、モード変換のメモリ能力と相まって、多機能メモリベースの時間周波数センサとその量子ネットワークへの統合の道を開く。

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