Многопараметрическая квантовая метрология с использованием светлых солитонов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена проблема квантовой метрологии одновременного измерения и оценки нескольких фазовых параметров в парадигме современных тенденций развития альтернативной навигации. Исследованы фундаментальные пределы как линейной, так и нелинейной метрологии. Проанализировано влияние потерь на точность квантовой метрологии нескольких фазовых параметров и определены оптимальные пробные состояния для их измерения. Предлагается метод приготовления трехмодовых NооN-состояний с использованием светлых атомных солитонов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. П. Алоджанц

Национальный исследовательский университет ИТМО; Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexander_ap@list.ru
Россия, Санкт-Петербург; Челябинск

Д. В. Царёв

Национальный исследовательский университет ИТМО; Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Email: alexander_ap@list.ru
Россия, Санкт-Петербург; Челябинск

С. В. Осипов

Череповецкий государственный университет

Email: alexander_ap@list.ru
Россия, Череповец

М. С. Подошведов

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет); Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева — КАИ

Email: alexander_ap@list.ru
Россия, Челябинск; Казань

С. П. Кулик

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет); Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: alexander_ap@list.ru
Россия, Челябинск; Москва

Список литературы

  1. Pezzé L., Smerzi A., Oberthaler M.K. et al. // Rev. Mod. Phys. 2018. V. 90. Art. No. 035005.
  2. Degen C.L., Reinhard F., Cappellaro P. // Rev. Mod. Phys. 2017. V. 89. Art. No. 035002.
  3. Crawford S.E., Shugayev R.A., Paudel H.P. et al. // Adv. Quantum Technol. 2021. V. 4. Art. No. 2100049.
  4. Bongs K., Holynski M., Vovrosh J. et al. // Nature Rev. Phys. 2019. V. 1. P. 731.
  5. Abend S., Allard B., Arnold A.S. et al. // AVS Quantum Sci. 2023. V. 5. No. 1. Art. No. 019201.
  6. Ludlow A.D., Boyd M.M., Ye J. et al. // Rev. Mod. Phys. 2015. V. 87 P. 2.
  7. Mitchell M.W., Alvarez S.P. // Rev. Mod. Phys. 2020. V. 92. No. 2. Art. No. 021001.
  8. Templier S., Cheiney P., D’Armagnac De Castanet Q. // Sci. Advances. 2022. V. 8. Art. No. eadd3854.
  9. Bloch I. // Nature Physics. 2005. V. 1. No. 1. P. 23.
  10. Сазонов С.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 6. С. 766; Sazonov S. V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 6. P. 643.
  11. Afanasiev A.E., Kalmykov A.S., Kirtaev R.V. et al. // Opt. Laser Tech. 2022. V. 148. Art. No. 107698.
  12. Sewell R.J., Dingjan J., Baumgärtner F. et al. // J. Physics B. 2010. V. 43. No. 5. Art. No. 051003.
  13. Царёв Д.В., Нго Т.В., Алоджанц А.П. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 3. С. 332; Tsarev D.V., Ngo V.T., Alodjants A.P. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 3. P. 257.
  14. Сазонов С.В., Устинов Н.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 1. С. 11; Sazonov S.V., Ustinov N.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 1. P. 5.
  15. Touboul P., Métris G., Rodrigues M. et al. // Phys. Rev. Lett. 2022. V. 129. No. 12. Art. No. 121102.
  16. Anglin J.R., Vardi A. // Phys. Rev. A. 2001. V. 64. No. 5. Art. No. 013605.
  17. Калинович А.А., Захарова И.Г. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 12. С. 1701; Kalinovich A.A., Zakharova I.G. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 12. P. 1785.
  18. Joo J., Park K., Jeong H. et al. // Phys. Rev. A. 2012. V. 86. Art. No. 043828.
  19. Dowling L.P. // Cont. Phys. 2008. V. 49. P. 125.
  20. Birrittella R.J., Alsing P.M., Gerry C. C. // AVS Quantum Sci. 2021. V. 3. Art. No. 014701.
  21. Tsarev D.V., Arakelian S.M., Chuang Y.-L. et al. // Opt. Express. 2018. V. 26. Art. No. 19583.
  22. Maldonado-Mundo D., Luis A. // Phys. Rev. A. 2009. V. 80. Art. No. 063811.
  23. Napolitano M., Mitchell M.W. // New J. Phys. 2010. V. 12. Art. No. 09301.
  24. Tsarev D.V., Ngo T.V., Lee R.-K., Alodjants A.P. // New J. Phys. 2019. V. 21 Art. No. 083041.
  25. Alodjants A.P., Tsarev D.V., Ngo T.V., Lee R.-K. // Phys. Rev. A. 2022. V. 105. Art. No. 012606.
  26. Liu J., Lu X.M., Sun Z., Wang X. // J. Phys. A. 2016. V. 49. Art. No. 115302.
  27. Gessner M., Pezzé L., Smerzi A. // Phys. Rev. Lett. 2018. V. 121. Art. No. 130503.
  28. Humphreys P.C., Barbieri M., Datta A., Walm-sley I.A. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 111. Art. No. 070403.
  29. Demkowicz-Dobrzanski R., Dorner U., Smith B.J. et al. // Phys. Rev. A. 2009. V. 80. Art. No. 013825.
  30. Raghavan S., Agrawan G.P. // J. Mod. Optics. 2000. V. 47. P. 1155.
  31. Tsarev D., Alodjants A., Lee R.-K. // New J. Physics. 2020. V. 22. No. 11. Art. No. 113016.
  32. Tsarev D., Osipov S., Lee R.-K. et al. // Phys. Rev. A. 2023. V. 108. Art. No. 062612.
  33. Dorner U., Demkowicz-Dobrzanski R., Smith B. J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. Art. No. 040403.
  34. Humphreys P.C., Barbieri M., Datta A., Walmsley I.A. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 111. Art. No. 070403.
  35. Khaykovich L., Schreck F., Ferrari G. et al. // Science. 2002. V. 296. P. 1290.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема многопараметрической квантовой метрологии с солитонами. |ψin> — пробное многочастичное состояние квантовых солитонов, которое эволюционирует с накоплением фаз φj, содержащих информацию об измеряемых параметрах χj (j = 1, …, d). Оператор обозначает линейные преобразования, которые позволяют построить процедуру измерения и оценки неизвестных параметров. Подробности приведены в тексте

Скачать (59KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределения основного состояния ТМСДК при (а) Λ = 0; (б) Λ = Λкр = 3.34087496; (в) Λ = 3.345. N = 40

Скачать (124KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость предельной погрешности измерения σ(1) от управляющего параметра Λ в окрестности критической точки Λ = Λкр для линейной квантовой метрологии с использованием солитонов. Потери частиц характеризуются отклонением коэффициента прозрачности ФДП η от единицы. Число частиц N = 40. Предельная линейная квантовая метрология характеризуется СКП и СИП, которые обозначены пунктирными линиями. Черная точечно-пунктирная линия обозначает точность линейной метрологии, достигаемую с помощью оптимальных состояний, а тонкая сплошная черная линия соответствует ПГ σПГ = 1 / N

Скачать (102KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024