論文の概要: Detecting quantum noise of a solid-state spin ensemble with dispersive measurement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.03734v1
• Date: Tue, 03 Feb 2026 16:55:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-04 18:37:15.589814
• Title: Detecting quantum noise of a solid-state spin ensemble with dispersive measurement
• Title（参考訳）: 分散測定による固体スピンアンサンブルの量子ノイズ検出
• Authors: Mikhail Mamaev, Jayameenakshi Venkatraman, Martin Koppenhöfer, Ania C. Bleszynski Jayich, Aashish A. Clerk,
• Abstract要約: ホモダイン検出により測定された駆動共振器との結合による不均一に拡張されたスピンアンサンブルの分散読み出しについて検討した。 測定記録のゆらぎを詳細に研究することにより、スピンスクイーズを直接検出するための実験的プロトコルも提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We theoretically explore protocols for measuring the spin polarization of an ensemble of solid-state spins, with precision at or below the standard quantum limit. Such measurements in the solid-state are challenging, as standard approaches based on optical fluorescence are often limited by poor readout fidelity. Indirect microwave resonator-mediated measurements provide an attractive alternative, though a full analysis of relevant sources of measurement noise is lacking. In this work we study dispersive readout of an inhomogeneously broadened spin ensemble via coupling to a driven resonator measured via homodyne detection. We derive generic analytic conditions for when the homodyne measurement can be limited by the fundamental spin-projection noise, as opposed to microwave-drive shot noise or resonator phase noise. By studying fluctuations of the measurement record in detail, we also propose an experimental protocol for directly detecting spin squeezing, i.e. a reduction of the spin ensemble's intrinsic projection noise from entanglement. Our protocol provides a method for benchmarking entangled states for quantum-enhanced metrology.
• Abstract（参考訳）: 理論的には、標準量子限界以下の精度で、固体スピンのアンサンブルのスピン偏極を測定するためのプロトコルを探索する。 固体中におけるこのような測定は困難であり、光学蛍光に基づく標準的なアプローチは、しばしば読み出し精度の低さによって制限される。 間接マイクロ波共振器を媒介とした測定は魅力的な方法であるが、関連する測定ノイズ源の完全な分析は不十分である。 本研究では, 不均一に拡張されたスピンアンサンブルをホモダイン検出により測定した駆動共振器に結合することにより, スピンアンサンブルの分散可読化について検討する。 マイクロ波駆動ショットノイズや共振器位相ノイズとは対照的に、基本スピン投射雑音によってホモダイン測定が制限される場合の一般的な解析条件を導出する。 また, 測定記録のゆらぎを詳細に研究することにより, スピンスキューズを直接検出する実験手法を提案する。 本プロトコルは,量子エンハンスメトロジーのための絡み合った状態のベンチマーク手法を提供する。

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