量子非破坏测量能否提高原子磁力仪的灵敏度？

我们考虑了一种理想化的原子磁力仪的噪声特性，该磁力仪利用由连续量子非破坏测量引起的自旋压缩。这种磁力仪通过探测远失谐光的旋光来测量$N$个原子自旋的自旋进动。基本噪声源包括量子投影噪声和光子散粒噪声。对于远短于无光时观察到的自旋弛豫时间（$\tau_{\rm rel}$）除以$\sqrt{N}$的测量时间，磁力仪的最佳灵敏度按$N^{-3/4}$标度，因此可以实现优于通常的$N^{-1/2}$标度灵敏度的优势。然而，在更长的测量时间下，优化后的灵敏度按$N^{-1/2}$标度，与通常的散粒噪声限制磁力仪相同。如果使用强压缩的探针光，原则上可以在非常短的测量时间内达到海森堡不确定性极限。但是，如果测量时间超过$\tau_{\rm rel}/N$，则$N^{-1/2}$标度将再次恢复。