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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20514v2
• Date: Fri, 29 Aug 2025 14:09:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-01 13:41:09.91161
• 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。 周波数推定値の平均2乗誤差を実験的に測定し,線形幅の1/20の感度を実現する。 この周波数分解能は、メモリのオンデマンドストレージ、検索、モード変換機能と相まって、多機能メモリベースの時間周波数センサの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.258003377458103
• 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 sub-linewidth spectral features. 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%. To estimate the separation between two spectral lines, we experimentally measure the mean squared error of the frequency estimate, achieving a sensitivity of 1/20 of the linewidth with a ($34\pm4$)-fold enhancement in precision over direct intensity measurements. This enhanced frequency resolution, combined with the memory's on-demand storage, retrieval, and mode conversion capabilities, paves the way for multifunctional memory-based time-frequency sensors and their integration within quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 高精度光周波数測定は現代科学や技術には不可欠であるが、従来の分光法では、サブ線形スペクトルの特徴の解決に苦慮している。 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。 光物質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、オンデマンドで取り出すことができ、モードクロストークは0.34%まで低くなる。 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、直接強度測定よりも精度の高い34 pm4$)倍の精度で線幅の1/20の感度を達成した。 この周波数分解能は、メモリのオンデマンドストレージ、検索、モード変換機能と相まって、多機能メモリベースの時間周波数センサと量子ネットワークへの統合の道を開く。

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