論文の概要: Quantum noise scaling in continuously operating multiparameter sensors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.05991v1
• Date: Thu, 05 Feb 2026 18:41:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-06 18:49:09.126071
• Title: Quantum noise scaling in continuously operating multiparameter sensors
• Title（参考訳）: 連続動作型マルチパラメータセンサにおける量子ノイズスケーリング
• Authors: Aleksandra Sierant, Diana Méndez-Avalos, Santiago Tabares Giraldo, Morgan W. Mitchell,
• Abstract要約: 我々は、光子ショットノイズ、スピンプロジェクションノイズ、バックアクションノイズをプローブパワーの桁違いにマップする。 プローブ光子フラックスによる各全雑音パワーの線形・二次・立方的スケーリングを観測する。 追加のプローブ誘起緩和は、統合ノイズスケーリングを保持しながらスピンノイズスペクトルを変化させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.146761527401424
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We experimentally investigate the quantum noise mechanisms that limit continuously operating multiparameter quantum sensors. Using a hybrid rf-dc optically pumped magnetometer, we map the photon shot noise, spin projection noise, and measurement back-action noise over an order of magnitude in probe power and a factor of three in pump power while remaining quantum-noise-limited. We observe linear, quadratic, and cubic scaling of the respective total noise powers with probe photon flux, together with a quadratic dependence of back-action on pump photon flux, in quantitative agreement with a stochastic Bloch-equation model. At higher probe powers, additional probe-induced relaxation modifies the spin-noise spectrum while preserving the integrated noise scaling. Our results reveal fundamental, resource-dependent trade-offs unique to continuously monitored multiparameter sensors and establish experimentally the quantum limits governing their optimal operation.
• Abstract（参考訳）: 連続的に動作するマルチパラメータ量子センサを制限する量子ノイズ機構を実験的に検討する。 ハイブリッドrf-dc光ポンピング磁気センサを用いて、光子ショットノイズ、スピンプロジェクションノイズ、バックアクションノイズをプローブパワーの桁数で測定し、量子ノイズを抑えながらポンプパワーの3倍を計測する。 本研究では, プローブ光子フラックスによる各全雑音パワーの線形, 二次的, 立方的スケーリングと, ポンプ光子フラックスに対するバックアクションの2次的依存性を, 確率的ブロッホ方程式モデルと定量的に一致させて観察する。 高いプローブパワーでは、追加のプローブ誘起緩和は、統合ノイズスケーリングを保ちながらスピンノイズスペクトルを変化させる。 この結果から,連続監視型マルチパラメータセンサに特有の基本的,資源依存的なトレードオフを明らかにし,その最適動作を規定する量子限界を実験的に確立した。

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