利用增大的量子噪声将原子干涉仪灵敏度提升至海森堡极限
量子物理
2020-06-24 v9
摘要
在采用N个原子的传统原子干涉仪中，相位灵敏度处于标准量子极限：1/√N。利用自旋压缩，可以通过降低量子噪声或通过相位放大，或两者结合来提高灵敏度。本文我们展示了如何将灵敏度提升至1/N的海森堡极限，同时将量子噪声增大√N倍，从而以相同因子抑制过量噪声的影响。该协议使用一个薛定谔猫态，该态代表N个原子的两个集体态的叠加，表现为一个单一实体，其康普顿频率有N倍的增加。由此产生的N倍相位放大通过使用原子态检测而非集体态检测来揭示。我们还展示了如何基于这种薛定谔猫态实现一个原子钟，其有效跃迁频率有N倍的增加。我们讨论了实施此方案的潜在实验约束，使用基于腔反馈方案的单轴扭转压缩，并表明腔衰减和自发辐射的影响被高度抑制。我们发现，对于多达一千万个原子，灵敏度的最大提升可以接近理想极限。
引用
@article{arxiv.1707.08260,
title = {Enhancing Sensitivity of an Atom Interferometer to the Heisenberg Limit using Increased Quantum Noise},
author = {Renpeng Fang and Resham Sarkar and Selim M. Shahriar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.08260},
year = {2020}
}
备注
Single document, 12 figures