原子噪声的量子噪声极限干涉测量：迈向铯钟跃迁上的自旋压缩

我们从理论与实验上研究了对激光冷却并囚禁的原子系综态布居的非破坏性干涉测量。该研究是朝着产生冷原子的（伪）自旋压缩、以将铯钟性能提升至超越原子量子投影噪声所设极限的目标迈出的一步。我们计算了穿过冷^133Cs原子云的近共振光学探询脉冲的相移与量子噪声。我们分析了集体伪自旋的量子非破坏（QND）测量的优值，并证明其可简洁地表示为系综光学密度与由失谐探询光引起的自发辐射脉冲积分速率的乘积。基于此，我们提出了一种通过探询光上的QND测量来产生并利用自旋压缩以提升原子钟性能的操作序列协议。在实验部分，我们证明了在N_at个冷原子的云中，原子布居的干涉测量可达到N_at^{1/2}量级的灵敏度，这是朝该理论分析协议实验实现的重要基准。