镀膜铷蒸气池自旋压缩实验中的渡越噪声

自旋压缩可以通过粒子间纠缠来抑制量子投影噪声，从而实现超越标准量子极限的测量灵敏度。然而在实践中，光学探测束的高斯和有限强度分布会引起空间上不均匀的原子-光相互作用。当极化原子在蒸气池内运动时，它们会经历位置依赖的光强，从而产生限制自旋压缩性能的渡越噪声。在此，我们通过理论分析与实验测量相结合的方式，研究了镀膜铷蒸气池中的渡越噪声。通过改变探测束直径，我们量化了渡越噪声对束斑尺寸和原子 Larmor 频率的依赖关系。我们的结果表明，对于尺寸固定的蒸气池，渡越噪声随着探测束斑面积的减小而增加。此外，当 Larmor 频率低于渡越噪声的特征线宽时，噪声贡献会变得更大。我们进一步计算并测量了不同束斑尺寸下的自旋压缩，发现 2~mm 和 0.6~mm 之间存在 $2.7 \pm 0.2$ dB 的实验差异，与 $3.0 \pm 0.3$ dB 的理论预测相似。在更强压缩条件下的理论分析表明，渡越噪声成为更加关键的限制因素。这些结果为优化自旋压缩实验中的探测束参数和抑制渡越噪声提供了实际指导。