論文の概要: A saturation-absorption rubidium magnetometer with multilevel optical Bloch-equation modeling for intermediate-to-high fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.09115v1
- Date: Wed, 14 Jan 2026 03:29:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-15 18:59:20.244999
- Title: A saturation-absorption rubidium magnetometer with multilevel optical Bloch-equation modeling for intermediate-to-high fields
- Title（参考訳）: 多レベル光ブロッホ方程式を用いた飽和吸収型ルビジウム磁力計の中間-高磁場への応用
- Authors: Mayand Dangi, Prateek Rajan Gupta, Joseph Kasti, Nivedan Vishwanath, Michael Zepp, David Smith, Benedikt Geiger, Jennifer T. Choy,
- Abstract要約: 精密磁場計測のための原子センサSASHMAGについて述べる。
センサーは超微細なパスチェン-バック系で動作し、超微細な相互作用とゼーマン相互作用は分離される。
この強磁場依存状態におけるスペクトルの解釈のために,我々は包括的多レベル光ブロッホ方程式モデルを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.054175212412726444
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We present SASHMAG (Saturated Absorption Spectroscopy High-field MAGnetometer), an atomic sensor designed for precision magnetic-field measurements in the intermediate-to-high field regime ($>0.2\,\text{T}$) using Rubidium-87 ($^{87}Rb$). The sensor operates in the hyperfine Paschen-Back regime, where the hyperfine and Zeeman interactions decouple, and utilizes counter-propagating pump-probe configuration in Faraday geometry to resolve isolated, Doppler-free Zeeman transitions. To interpret the resulting spectra in this strongly field-dependent regime, we developed a comprehensive multilevel optical Bloch-equation model solved explicitly in the uncoupled $\ket{m_I, m_J}$ basis, capturing state mixing and nonlinear saturation dynamics. This model reproduces measured spectra at sub-Doppler resolution and is consistent with analytical expectations for power broadening and thermal Doppler scaling. Magnetic field estimation is performed using a physics-constrained optimization routine that infers the magnetic field by minimizing the residual between experimentally extracted line centers and calculated transition frequencies from the field-dependent Hamiltonian. We demonstrate magnetic field retrieval from $0.2\,\text{T}$ to $0.4\,\text{T}$ with a precision of $\pm 0.0017 \,\text{T}$). Furthermore, the validated simulation establishes a foundation for generating synthetic training datasets, paving the way for autonomous, Machine Learning-enhanced magnetometry in applications ranging from MRI to fusion reactors.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、ルビジウム87(^{87}Rb$)を用いた中間-高磁場状態(^<0.2\,\text{T}$)における精密磁場計測のための原子磁気センサであるSASHMAG(飽和吸収分光高磁場磁気センサ)について述べる。
このセンサーは超微細パシェン-バック系で作用し、超微細な相互作用とゼーマン相互作用は分離され、ファラデー幾何学における反伝播ポンプ-プローブ構造を利用してドップラーのないゼーマン遷移を解く。
この強磁場依存型状態下でのスペクトルの解釈のために, 未結合の$\ket{m_I, m_J}$ベースにおいて, 包括的多レベル光ブロッホ方程式モデルを構築し, 状態混合と非線形飽和ダイナミクスを捉える。
このモデルは、サブドップラー分解能で測定されたスペクトルを再現し、電力拡大と熱ドップラースケーリングに対する解析的な期待と一致している。
実験で抽出した直線中心とフィールド依存ハミルトニアンからの計算された遷移周波数との残差を最小化して磁場を推定する物理制約最適化ルーチンを用いて磁場推定を行う。
我々は、$0.2\,\text{T}$から$0.4\,\text{T}$への磁場の検索を、$$\pm 0.0017 \,\text{T}$の精度で示す。
さらに、検証されたシミュレーションは、MRIから核融合炉に至るまでの応用において、自律的な機械学習による磁力測定の道を開くことによって、合成トレーニングデータセットを生成する基盤を確立する。
関連論文リスト
- Magnetically Induced Transparency-Absorption and Normal-Anomalous Dispersion Characteristics of ${}^{87}\text{Rb}$ Medium or Any J-Type Configuration Atomic Vapors Subject to a Vector Magnetic Field and a Weak Resonant Pump [0.0]
我々は磁気誘導型透過吸収 (MITA) と正常非晶質分散 (MINAD) を弱駆動型8,7textRb$蒸気で解析する枠組みを開発した。
この結果は、MITA/MINADの実験観測と精密磁気計測のための原子蒸気プラットフォーム最適化のための理論的基礎を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-01-05T13:43:30Z) - Deep Deterministic Nonlinear ICA via Total Correlation Minimization with Matrix-Based Entropy Functional [41.05541240448253]
ブラインドソース分離、特に独立成分分析(ICA)は、様々な信号処理領域で広く利用されている。
本稿では、これらの制約に対処するために設計された新しいディープニューラルネットワークベースのフレームワークであるディープ決定論的非線形独立成分分析(DDICA)を提案する。
DDICAは, シミュレーション信号混合, ハイパースペクトル画像アンミックス, 一次受容野のモデリング, およびfMRIデータ解析など, 様々な応用で検証された。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-31T19:44:19Z) - Perturbative Input-Output Theory of Floquet Cavity Magnonics and Magnon Energy Shifts [0.0]
フロッケ変調を受けるキャビティマグノニクス系の反射スペクトルと透過スペクトルを計算する。
我々は最近のフロケキャビティ電磁実験で観測された特性サイドバンド構造を再現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-13T00:29:45Z) - Experimental Proposal on Scalable Radio-Frequency Magnetometer with Trapped Ions [8.315103872142915]
混合動的デカップリング法を利用したスケーラブルな捕捉イオン磁気センサを提案する。
周波数場に対する13$rmfT/sqrtrmHz$の感度を達成できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-26T03:47:25Z) - Optimal and efficient inference tools for field tracking with precessing spins [35.18016233072556]
スピン前磁力計(スピン前磁力計、英: Spin-precession magnetometer、SPM)は、電子、核、色中心、ミューオンスピンを観測する。
揺らぎや未知の過渡的な信号を正確に追跡することは十分であることを示す。
本手法は非線形散逸ダイナミクスを応用した他のセンサにも容易に適用できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-13T19:44:33Z) - Exact quantum dynamics of methanol: full-dimensional ab initio potential energy surface of spectroscopic quality and variational vibrational states [0.0]
メタノールは、天文学、天体物理学、基礎物理学の感度の高いプローブである。
実次元で強調される初期ポテンシャルエネルギー面(PES)と数値的に正確な量子力学の計算。
開発は、宇宙空間でメタノールをプローブするために用いられる可視光スペクトルへの道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-22T05:54:53Z) - Capturing dynamical correlations using implicit neural representations [85.66456606776552]
実験データから未知のパラメータを復元するために、モデルハミルトンのシミュレーションデータを模倣するために訓練されたニューラルネットワークと自動微分を組み合わせた人工知能フレームワークを開発する。
そこで本研究では, 実時間から多次元散乱データに適用可能な微分可能なモデルを1回だけ構築し, 訓練する能力について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-08T07:55:36Z) - Digital noise spectroscopy with a quantum sensor [57.53000001488777]
本稿では,ノイズプロセスの自己相関をサンプリングし,再構成するための量子センシングプロトコルを実験的に導入し,実証する。
ウォルシュノイズ分光法はスピンフリップパルスの単純な配列を利用してディジタルフィルタの完全基底を生成する。
ダイヤモンド中の単一窒素空孔中心の電子スピン上での核スピン浴により生じる有効磁場の自己相関関数を実験的に再構成した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-19T02:19:35Z) - Simulation of absorption spectra of molecular aggregates: a Hierarchy of
Stochastic Pure States approach [68.8204255655161]
純粋な状態の階層(HOPS)は、局所的な軌跡に基づく正式な正確な解を提供する。
大集合体における吸収スペクトルのシミュレーションのためにHOPSの局在を爆発させるには、正規化軌道の定式化が必要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-01T16:59:54Z) - Rotating Majorana Zero Modes in a disk geometry [75.34254292381189]
マイクロ波超伝導体を用いて作製した薄板ディスクにおけるマヨラナゼロモードの操作について検討した。
平面内磁場印加時に発生する2階位相角モードを解析する。
零モードと励起状態の周波数独立結合により, 断熱相においても振動が持続することを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-08T11:18:50Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。