論文の概要: Cold-atom comagnetometry via optical control of spin states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.13936v1
- Date: Fri, 14 Aug 2026 04:17:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-17 20:14:29.264648
- Title: Cold-atom comagnetometry via optical control of spin states
- Title（参考訳）: スピン状態の光制御による低温原子磁気計測
- Abstract要約: 光格子に閉じ込められた171$Yb (スピン1/2) と173$Yb (スピン-5/2) の核スピンに基づく冷原子磁気センサを実証した。
磁気ノイズ抑制係数は3時間104ドルを超え、核磁気モーメントの比を4ppm精度で決定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1818498965987325
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Atomic spin-based comagnetometers are powerful tools for precision sensing and tests of fundamental physics. Compared with the widely used gas-cell comagnetometer systems, cold-atom systems offer access to much shorter distance scales and allow implementation of {optical} quantum control techniques. However, in order to realize long spin coherence times with cold atoms, it is necessary to employ diamagnetic atoms and overcome decoherence induced by light shifts. Here we demonstrate a cold-atom comagnetometer based on the nuclear spins of $^{171}$Yb (spin-1/2) and $^{173}$Yb (spin-5/2), jointly trapped in an optical lattice. Vector light shifts are suppressed by enforcing linear polarization of the lattice, while tensor shifts in $^{173}$Yb are suppressed via the use of a Schrödinger cat state. This enables simultaneous Ramsey interferometry on both isotopes with a spin coherence time of 60 s. We achieve a magnetic noise suppression factor exceeding $3\times10^4$, and determine the ratio of nuclear magnetic moments to 4 ppm precision. Our results establish a new cold-atom platform for spin-based sensing and open pathways toward quantum-enhanced searches for physics beyond the Standard Model.
- Abstract（参考訳）: 原子スピンベースの磁気センサは、基礎物理学の精密センシングとテストのための強力なツールである。
広く使われているガスセル磁気センサシステムと比較すると、コールド原子系はより短い距離スケールへのアクセスを提供し、"光"量子制御技術の実装を可能にしている。
しかし、低温原子との長いスピンコヒーレンス時間を実現するためには、反磁性原子を用い、光シフトによって引き起こされるデコヒーレンスを克服する必要がある。
ここでは、光学格子に一緒に閉じ込められた$^{171}$Yb(スピン1/2)と$^{173}$Yb(スピン-5/2)の核スピンに基づく冷原子磁気センサを実証する。
格子の線形偏光を強制することによりベクトル光シフトを抑制する一方、$^{173}$Ybのテンソルシフトはシュレーディンガー猫状態を用いて抑制する。
これにより、両同位体の同時ラムゼー干渉は60秒のスピンコヒーレンス時間で可能である。
我々は,3\times10^4$を超える磁気ノイズ抑制係数を達成し,核磁気モーメントの比を4ppm精度で決定する。
本研究は,スピンベースセンシングのための新しいコールド原子プラットフォームを構築し,標準モデルを超えた物理探索に向けたオープンパスを構築した。
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