論文の概要: Weak-Value Amplification for Longitudinal Phase Measurements Approaching the Shot-Noise Limit Characterized by Allan Variance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17035v1
- Date: Thu, 19 Feb 2026 03:06:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-20 15:21:28.612327
- Title: Weak-Value Amplification for Longitudinal Phase Measurements Approaching the Shot-Noise Limit Characterized by Allan Variance
- Title(参考訳): アラン変動を特徴とするショットノイズ限界に迫る縦位相測定の弱値増幅
- Authors: Jing-Hui Huang, Xiang-Yun Hu,
- Abstract要約: 弱値増幅 (WVA) の経時的位相測定におけるアラン分析による定量的評価を報告する。
以上の結果から,WVAで達成可能な準最適雑音の厳密かつ定量的な証拠が得られている。
この進歩は、信号が高周波状態を占める重力波検出などの応用に特に関係している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 2.387261157580583
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report a quantitative evaluation of weak-value amplification (WVA) for longitudinal phase measurements using Allan variance analysis. Building on a recent double-slit interferometry experiment with real weak values [Phys. Rev. Lett. 134, 080802 (2025)], our Allan variance analysis demonstrates measurement of a few attosecond time delay approaching the shot noise limit at short averaging intervals of $T$ = $0.01-0.1$ s, representing two orders of magnitude variance reduction compared to the $T=300$ s operating point in prior implementations. We demonstrate that the Allan-variance noise floor scales with the inverse of the detected photon number $1/N_r$, confirming shot-noise-limited operation with WVA. Furthermore, this $1/N_r$ scaling experimentally validates that WVA can outperform conventional measurement under fixed detected photon number and detector saturation, in the presence of technical noise, as theoretically predicted [Phys. Rev. Lett. 118, 070802 (2017)]. Our results provide rigorous, quantitative evidence of the near-optimal noise performance achievable with WVA, establishing a new benchmark for precision optical metrology. This advancement is particularly relevant to applications such as gravitational-wave detection, where signals predominantly occupy the high-frequency regime ($>10$ Hz).
- Abstract(参考訳): Alan分散分析を用いた長手位相測定のための弱値増幅(WVA)の定量的評価を報告する。
実弱値(Phys. Rev. Lett. 134, 080802 (2025))を用いた最近の2重スリット干渉計実験に基づいて、我々のアラン分散分析は、先行実装のT=300$ s操作点と比較して2桁の差分低減を表わし、ショットノイズ限界に近づいた数アト秒の時間遅延の測定を、平均値$T$=0.01-0.1$ sで示している。
検出した光子数1/N_r$の逆数でアラン分散ノイズフロアがスケールし、WVAによるショットノイズ制限動作を確認する。
さらに、この1/N_r$スケールは、理論的に予測された[Phys. Rev. Lett. 118, 070802 (2017)]のように、WVAが技術的ノイズの存在下で、検出された光子数と検出器飽和度の下で従来の測定値より優れていることを実験的に検証した。
以上の結果から,WVAで達成可能な準最適雑音性能の厳密かつ定量的な証拠が得られ,精度の高い光メトロジーの新たなベンチマークが確立された。
この進歩は重力波検出などの応用に特に関係しており、信号が主に高周波状態(>10$ Hz)を占める。
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