論文の概要: Creating and Probing Spin-Squeezed States of Molecules

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.02500v1
• Date: Mon, 01 Jun 2026 17:10:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:32.526628
• Title: Creating and Probing Spin-Squeezed States of Molecules
• Title（参考訳）: 分子のスピンスクイーズ状態の創製と実証
• Authors: Connor M. Holland, Callum L. Welsh, Yukai Lu, David Wellnitz, Xing-Yan Chen, Ana Maria Rey, Lawrence W. Cheuk,
• Abstract要約: 極性分子は、基礎物理学の量子強化されたセンシングと精度テストのための有望なプラットフォームである。 光学的ツイーザアレイに閉じ込められた極性CaF分子における、メロジカルに有用な絡み合った状態(スピンスクイーズ状態)のクラスの最初の観察を報告した。 本研究は分子の絡み合った状態の生成,制御,特性化,保存のためのスケーラブルなプラットフォームとして分子光学的ツイーザアレイを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.308970965563506
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Polar molecules are a promising platform for quantum-enhanced sensing and precision tests of fundamental physics, owing to their strong long-range dipolar interactions, broad sensitivity to electromagnetic fields, and sensitivity to potential physics beyond the Standard Model. However, the creation of metrologically useful entangled states in molecular systems has remained elusive. Here, we report the first observation of a class of metrologically useful entangled states - spin-squeezed states - in polar CaF molecules trapped in an optical tweezer array. The spin degree of freedom is encoded in rotational levels which are directly coupled by dipolar exchange interactions. By harnessing appropriate dynamical decoupling schemes we observe up to 3.0(3)dB of metrological gain, (2.2(3)dB without measurement correction) from direct exchange interactions. Using Floquet engineering, we further realize richer Hamiltonians that preserve spin squeezing while enabling the development of longer-range quantum correlations. Using site- and spin-resolved measurements we demonstrate that these entangled states enhance sensitivity to both homogeneous and spatially varying fields, and reveal strong non-classical correlations, including bipartite entanglement and Einstein-Podolsky-Rosen steering. Finally, we transfer the spin-squeezed states into long-lived and non-interacting hyperfine states, where the metrological enhancement persists for up to 100ms. Our results establish molecular optical tweezer arrays as a scalable platform for generating, controlling, characterizing, and storing entangled states of molecules, opening new opportunities for quantum-enhanced sensing and precision tests of fundamental physics.
• Abstract（参考訳）: 極性分子は、その強い長距離双極子相互作用、電磁場に対する広い感度、および標準モデルを超えるポテンシャル物理学に対する感度などにより、基礎物理学の量子的に強化されたセンシングと精度試験のための有望なプラットフォームである。 しかし、分子系におけるメロジカルに有用な絡み合った状態の生成は、いまだ解明されていない。 ここでは、光ツイーザアレイに閉じ込められた極性CaF分子における、気象学的に有用な絡み合った状態(スピンスクイーズ状態)のクラスを初めて報告する。 スピン自由度は、双極子交換相互作用によって直接結合される回転準位に符号化される。 適切な動的疎結合スキームを利用することで、直接交換相互作用から、メートルロジカルゲイン (2.2(3)dB) の3.0(3)dBまでを観測することができる。 フロケット工学を用いて、よりリッチなハミルトニアンはスピンスクイーズを保ちながら、より長距離の量子相関の開発を可能にした。 サイト・アンド・スピン・リゾルド測定を用いて、これらの絡み合った状態は、均質および空間的に変化するフィールドの両方に対する感度を高め、二部構造とアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼンステアリングを含む強い非古典的相関を明らかにする。 最後に、スピンスクイーズ状態から長寿命かつ非相互作用性超微粒子状態に遷移し、そこではメートル法的な拡張が最大100ミリ秒持続する。 本研究は,分子の絡み合った状態の生成,制御,キャラクタリゼーション,保存のためのスケーラブルなプラットフォームとして分子光学的ツイーザアレイを構築し,量子強化センシングおよび基礎物理学の精度試験の新たな機会を開く。

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