論文の概要: Rapid and robust laser-frequency auto-locking using Bayesian-optimization and discrete-wavelet-transformation algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.25267v1
• Date: Wed, 24 Jun 2026 01:05:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 21:36:10.203087
• Title: Rapid and robust laser-frequency auto-locking using Bayesian-optimization and discrete-wavelet-transformation algorithms
• Title（参考訳）: ベイズ最適化と離散ウェーブレット変換アルゴリズムを用いた高速でロバストなレーザー自動同期
• Abstract要約: ベイズ最適化と離散生物直交ウェーブレット変換を用いた自動ロック方式を提案する。 提案手法は,従来の走査法と比較して,参照探索において5倍の高速化を実現する。 レーザー強度の急激な50%の変動の下でも、99.5%以上の識別精度が達成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.474057655815876
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Rapid and robust laser-frequency auto-locking is essential for the field deployment of quantum communications, quantum computing, and precision-measurement technologies; however, achieving this remains a considerable challenge. Here, we propose and demonstrate an auto-locking scheme employing Bayesian optimization and discrete biorthogonal wavelet transformation. First, the reference is rapidly sought by making intelligent use of historical observations, eliminating the inherent blindness of the traditional parameter-scanning method. Second, the frequency reference is robustly identified by pinpointing transition signals with the discrete biorthogonal wavelet transformation and analyzing their immutable frequency differences and relative magnitudes, which are determined by the inherent atomic structure and remain resistant to environmental disturbances. This proposed approach achieves a fivefold acceleration in reference searching compared to conventional scanning methods in the case where the laser frequency drifts far away from the reference. Crucially, it achieves an identification accuracy of more than 99.5 %, even under severe 50 % laser-intensity fluctuations, $9.95^\circ$ photodiode misalignment, and $18^\circ$C Rb cell temperature elevation. Finally, locking the laser frequency to the identified reference with a lead zirconate titanate-current double-servo loop narrows the linewidth to 20 kHz. We believe that this rapid, robust, and high-performance auto-locking technique will be pivotal towards the deployment of the next generation of practical quantum technologies in demanding field environments.
• Abstract（参考訳）: 高速で堅牢なレーザー周波数自動同期は、量子通信、量子コンピューティング、精密測定技術の分野展開に不可欠であるが、これは依然として大きな課題である。 本稿では,ベイズ最適化と離散生物直交ウェーブレット変換を用いた自動ロック方式を提案する。 まず、歴史観測をインテリジェントに活用し、従来のパラメータスキャン法の本質的な盲点をなくすことにより、この基準を急速に求めている。 第二に、周波数基準は、遷移信号を離散的な生物直交ウェーブレット変換でピンポイントし、その不変な周波数差と相対等級を解析することによって頑健に同定される。 提案手法は,レーザ周波数が基準から遠ざかる場合の従来の走査法と比較して,基準探索において5倍の加速を実現する。 致命的には、レーザー強度の急激な50%の変動、9.95^\circ$フォトダイオードのミスアライメント、そして18^\circ$C Rbの温度上昇であっても、99.5%以上の識別精度を達成している。 最後に、レーザー周波数を鉛チタネート電流二重サーボループで特定基準にロックすると、線幅は20kHzに狭くなる。 この高速で堅牢で高性能な自動ロック技術は、次世代の実用的な量子技術のフィールド環境への展開に欠かせないものであると考えています。

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