无屏蔽微尺度磁强计中灵敏度低于1 pT/rHz的无歧义测量
量子物理
2024-06-21 v2
摘要
冷原子磁强计利用具有长相干时间的大量量子密集系综，在微米尺度上实现领先灵敏度。配置为Ramsey干涉仪时，冷原子传感器可接近原子散粒噪声极限精度，但存在条纹歧义，当磁场超出狭窄预定义范围时会产生严重误差。我们描述了如何在冷原子传感器上实现希尔伯特解调光学磁强计，以提供精确且无歧义的磁场测量。对拉莫尔相位的连续重建使我们能够在无屏蔽环境中无歧义地确定直流磁场，并在单次拍摄中测量磁场的交流变化。交流测量使我们能够表征并随后中和线路同步磁干扰，从而延长重建时间。使用体积为内的个Rb原子，我们在单次拍摄中将测试场测量为，在1000 ms时长内实现了380 fT的直流灵敏度。我们的结果表明，希尔伯特解调光学读出产生了具有计量学意义的灵敏度，且没有Ramsey干涉术固有的条纹歧义。
引用
@article{arxiv.2309.11825,
title = {Unambiguous measurement in an unshielded microscale magnetometer with sensitivity below 1 pT/rHz},
author = {Hamish A. M. Taylor and Christopher C. Bounds and Alex Tritt and L. D. Turner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.11825},
year = {2024}
}