論文の概要: Detection-resolution limits of large-momentum-transfer atom gravimetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.28749v1
- Date: Thu, 30 Jul 2026 18:16:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-03 14:29:40.431906
- Title: Detection-resolution limits of large-momentum-transfer atom gravimetry
- Title（参考訳）: 大分子移動原子重力計の検出-分解能限界
- Abstract要約: 大運動量移動(LMT)は、光パルス原子干渉計の重力位相を$n$で向上させる。
運動量分解検出によるミラーレス動作は、位相伝達量子フィッシャー情報を4倍にすることができる。
我々は,このトレードオフを,ガウス光源,ガウス検出ブラーを瞬時感度$n$- Photonパルスで解析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2633386045916446
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Large momentum transfer (LMT) enhances the gravitational phase of a light-pulse atom interferometer by a factor $n$, while mirrorless operation with momentum-resolved detection can quadruple the phase-carrying quantum Fisher information. These gains compete in practice because the momentum-space fringe period scales as $1/n$, making the fringe signal increasingly vulnerable to finite detector resolution. We analyze this trade-off in a solvable model with instantaneous lossless $n$-photon pulses, a Gaussian source, and Gaussian detection blur, allowing continuous interpolation between Kasevich--Chu and mirrorless geometries. Closed-form expressions for the blurred output distributions and classical Fisher information are obtained, with a fringe-phase averaging approximation whose error is exponentially suppressed and agrees with numerical simulations at the $10^{-8}$ level. We find that mirrorless operation surpasses a conventional interferometer with the same momentum transfer only when $σ_p < 0.91\,m/(n k_0 T)$. Fringe-based readout exhibits an optimal momentum transfer $n^* \simeq 0.93\,m/(σ_p k_0 T)$ and a resolution-limited sensitivity floor $Δg \simeq 4.4\,σ_p/(mT\sqrt{N})$, independent of photon momentum. When this criterion is not satisfied, partial mirror asymmetry can recover part of the enhancement, whereas population-based readout remains insensitive to detector blur and ultimately favors the conventional sequence at sufficiently large $n$. Estimates for $^{87}$Rb sensors show that the mirrorless advantage is primarily restricted to short-baseline instruments.
- Abstract（参考訳）: 大運動量移動(LMT)は光パルス原子干渉計の重力位相を$n$で拡張する一方、運動量分解検出によるミラーレス演算は、位相伝達する量子フィッシャー情報を4倍にすることができる。
これらの利得は、運動量空間のフリンジ周期が1/n$までスケールするため、有限検出器分解能に弱くなっているため、実際は競合する。
我々は、このトレードオフを、瞬時に損失のない$n$-photonパルス、ガウス光源、ガウス検出のぼかしを持つ可解モデルで解析し、カゼヴィチ-チュとミラーレス測地との連続的な補間を可能にする。
ぼやけた出力分布と古典的なフィッシャー情報のクローズドフォーム式は、誤差を指数的に抑制し、10〜8$レベルでの数値シミュレーションに一致するフリンジ位相平均化近似を用いて得られる。
ミラーレス演算は、$σ_p < 0.91\,m/(n k_0 T)$ の場合のみ、同じ運動量移動を持つ通常の干渉計を超える。
フリンジベースの読み出しは、最適な運動量移動$n^* \simeq 0.93\,m/(σ_p k_0 T)$と、光子運動量に依存しない分解能限定感度フロア$Δg \simeq 4.4\,σ_p/(mT\sqrt{N})$を示す。
この基準が満たされていない場合、部分ミラー非対称性は拡張の一部を取り戻すことができるが、人口ベースの読み出しはいまだにボケを検出することに敏感であり、最終的には十分大きなn$で従来のシーケンスを好んでいる。
^{87}$Rbセンサーの推定値によると、ミラーレスの利点は主に短周期の機器に限られている。
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