論文の概要: Counterdiabatic Raman Atom Optics for Compact High-Sensitivity Gravimetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.16945v1
- Date: Mon, 15 Jun 2026 16:45:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-16 16:21:34.775764
- Title: Counterdiabatic Raman Atom Optics for Compact High-Sensitivity Gravimetry
- Title（参考訳）: 小型高感度重力計のための反断熱ラマン原子光学
- Authors: Asad Ali, Hamid Arian Zad, Saif Al-Kuwari, Muhammad Irtiza Hussain, Muhammad Talha Rahim, Hashir Kuniyil, Tim Byrnes, James Q. Quach, Saeed Haddadi,
- Abstract要約: 大モメンタム・トランスファー(LMT)原子干渉計は、小型量子センサーの慣性感度を高めるための経路を提供する。
我々は,Mach-Zehnder干渉計を用いた高忠実度LMT原子光学へのラマン短絡-断熱通路(STIRSAP)の応用を理論的に検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7963756224670789
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Large-momentum-transfer (LMT) atom interferometry provides a route toward enhanced inertial sensitivity in compact quantum sensors, but its scalability is limited by the accumulation of pulse-transfer errors across long Raman pulse sequences. We investigate theoretically the use of stimulated Raman shortcut-to-adiabatic passage (STIRSAP) for high-fidelity LMT atom optics in a Mach--Zehnder interferometer geometry. The counterdiabatic correction is encoded directly into the Raman pulse envelopes, eliminating the need for auxiliary microwave or radio-frequency control fields. Numerical simulations based on an effective Raman model show that $1~μ\mathrm{s}$ STIRSAP pulses achieve single-pulse transfer fidelities of $F_π= 0.99902$ while maintaining negligible pulse-time overhead even at high momentum order. We analyze the resulting tradeoff between interferometric phase enhancement and compound contrast decay and identify an unconstrained shot-noise optimum near $n\approx270$. The analysis further shows that practical operation at extreme LMT order is constrained by wave-packet separation, vibration noise, Doppler detuning, and accumulated systematic effects rather than by pulse duration itself. These results establish superadiabatic Raman control as a promising approach for scalable high-fidelity atom optics and clarify the physical limitations governing compact high-order atom interferometers.
- Abstract（参考訳）: LMT原子干渉計は、小型量子センサの慣性感度を高めるための経路を提供するが、その拡張性は長いラマンパルス列にまたがるパルストランスファー誤差の蓄積によって制限される。
我々は,Mach-Zehnder干渉計を用いた高忠実度LMT原子光学へのラマン短絡-断熱通路(STIRSAP)の応用を理論的に検討した。
反断熱補正はラマンパルスエンベロープに直接エンコードされ、補助マイクロ波または高周波制御フィールドが不要となる。
有効ラマンモデルに基づく数値シミュレーションにより、1〜μ\mathrm{s}=STIRSAPパルスは、高い運動量順序でも無視可能なパルス時間オーバーヘッドを維持しながら、F_π=0.99902$の単一パルス転送フィデリティが得られることが示された。
干渉位相増強と複合コントラスト崩壊のトレードオフを解析し,n\approx270$付近の非拘束ショットノイズ最適値を求める。
解析により, 極端LMT順序での実用動作は, 波束分離, 振動騒音, ドップラー変形, パルス持続時間自体よりも体系的効果の蓄積によって制約されていることが示された。
これらの結果は、スケーラブルな高忠実度原子光に対する有望なアプローチとして超断熱ラマン制御を確立し、コンパクトな高次原子干渉計を規定する物理的制限を明らかにする。
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