海森堡极限的 Rabi 光谱学
量子物理
2018-06-20 v1
摘要
使用纠缠态已被证明能将光谱学的基本极限提升至超越标准量子极限。在这些海森堡极限协议中，纠缠叠加态中两个态之间的相位演化速度比非相关情况快 N 倍，其中 N 例如可以是 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 态中纠缠原子的数量。在此，我们提出并演示了利用相关自旋哈密顿量来实现海森堡极限的 Rabi 型光谱学。我们不是探测纠缠态相对于本地振荡器(LO)相位的自由演化，而是探测最初可分离的双原子寄存器在具有横向场的 Ising 自旋哈密顿量下的演化。由此产生的相关自旋旋转谱与非相关旋转相比窄了一半。我们在 Sr 的光钟电四极跃迁上使用双离子晶体实现了这一海森堡极限 Rabi 光谱学方案。我们进一步表明，根据初始态的不同，相关旋转可以发生在完整 Hilbert 空间的两个正交子空间中，从而实现两个离子的平均跃迁频率或它们与平均频率之差的海森堡极限光谱学。由于使用纠缠态而带来的钟稳定性的潜在改善取决于所使用的方法细节和主导退相干机制。因此，使用相关自旋旋转有可能为钟稳定性的改善开辟新途径。
引用
@article{arxiv.1708.02743,
title = {Heisenberg-limited Rabi spectroscopy},
author = {Ravid Shaniv and Tom Manovitz and Yotam Shapira and Nitzan Akerman and Roee Ozeri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.02743},
year = {2018}
}
备注
18 pages: Main text - 12 pages, 5 figures, references - 2 pages, Supplemental Materials - 4 pages, 4 figures