Heisenberg-style bounds for arbitrary estimates of shift parameters including prior information
一个严格的下限得到的任何估计的偏移参数,如光学相移或空间平移的平均分辨率。该界具有渐近形式k_I/<2 |G| >,其中G是移位的生成元(具有任意离散或连续谱),因此建立了与通常海森堡极限相同形式的普遍适用的界。缩放常数k_I取决于关于移位参数的先验信息。例如,在相位感测机制中,其中相移被限制在长度L的某个小间隔内,相对分辨率δ \hat Φ/L具有严格的下限(2πe^3)^{-1/2}/<2 m| G_1| +1>,其中m是探针的数量,每个探针具有发生器G_1,并且允许缠结联合测量。概括使用其他资源的措施,包括噪音进行了简要讨论。结果依赖于一般熵不确定性关系的连续观测量,这是在自己的权利感兴趣的推导。
2012-03-29 quant-ph
Canceling spin-dependent contributions and systematic shifts in precision spectroscopy of the molecular hydrogen ions
我们考虑应用量子理论的一个基本原理,某类哈密顿量的无痕性,对分子氢离子的精确光谱学。我们表明,它是可能的,以获得自旋平均跃迁频率之间的状态从一个简单的加权和实验可访问的自旋相关的跃迁频率。我们讨论的情况下,${\rm H}_{2}^{+}$和${\rm HD}^{+}$,这是不同的,在他们的振转跃迁的多极字符。包括额外的频率也允许取消电四极移,塞曼位移和部分斯塔克位移。在这种情况下,我们发现,测量电四极跃迁${\rm HD}^{+}$是有利的。所需的实验努力似乎是合理的。
2018-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Precision measurement of the 5 2S1/2 - 4 2D5/2 quadrupole transition isotope shift between 88Sr+ and 86Sr+
我们测量了86 Sr+相对于丰度最高的同位素88 Sr+的窄四极子允许的5/2S_(1/2)-42 D_(5/2)跃迁的同位素位移。这是使用单个捕获离子的高分辨率激光光谱学来实现的,并且测量的位移是Δ nu_meas^(88,86)= 570.281(4)MHz。我们还测试了最近发展起来的一种成功的从头计算类碱原子体系同位素位移的方法,并给出了我们的初步结果:Δ nu_calc^(88,86)= 457(28)MHz。据我们所知,这是第一次高精度测量和计算同位素位移。虽然测量结果和计算结果基本一致,但它们之间存在明显的差异,我们认为在我们的计算中低估了具体的质量变化。我们的测量提供了一个严格的测试,进一步完善的理论同位素位移计算方法的原子系统与一个单一的价电子。
2010-12-21 physics.atom-ph quant-ph
Precision measurement and compensation of optical Stark shifts for an ion-trap quantum processor
利用光学Ramsey干涉法,我们精确地测量了单囚禁$^{40}$ Ca $^+$离子在729 nm附近的$S_{1/2}$-$D_{5/2}$“量子比特”跃迁的交流斯塔克位移。我们用一个附加的激光场来消除这种位移。该技术对于利用冷阱离子实现量子信息处理具有特别重要的意义。作为一个简单的应用程序,我们测量原子的相位演变过程中的$n \times 2π$旋转的量子比特。
2002-12-09 physics.atom-ph quant-ph
Enhancing the estimation precision of an unknown phase shift in multipartite Glauber coherent states via skew information correlations and local quantum Fisher information
局域量子不确定性(LQU)和局域量子费舍尔信息(LQFI)是两种用来捕捉多体量子系统中纯量子关联的工具。本文研究了包含GHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)态和Werner态的多体Glauber相干态的量子数。我们在孤立系中对LQFI和LQU进行了比较研究。此外,通过使用Kraus算子表示,我们研究了这些量化器在退相信道上的行为,以研究它们在退相干效应下的性能。此外,还研究了这两个量词对退相干效应的鲁棒性。我们进一步研究了涉及多体Glauber相干态的情况,以决定探测态作为量子估计协议资源的灵敏度。
2022-03-22 quant-ph
On the sample complexity of the generalized hidden shift problem over arbitrary finite groups
University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
本文提出任意有限群上的广义隐藏移位问题,并基于群论数据给出样本复杂度的上下界。
2026-09-09 cs.CC math.GR quant-ph
Compiling Arbitrary Single-Qubit Gates Via the Phase-Shifts of Microwave Pulses
本研究提出利用微波脉冲相移的超导处理器任意单量子比特门编译方案,仅需校准两种脉冲,在fluxonium上实现最优保真度,另提出两种方案并证明虚拟Z门可扩展为任意轴虚拟门,适用于所有支持虚拟Z的平台。
2025-08-04 quant-ph
Precision thermometry and the quantum speed limit
我们评估了任意单量子系统的精确测温。对于一个$d$维谐波系统,我们表明,间隙设置一个单一的温度,可以最佳估计。此外,我们建立了一个简单的线性关系之间的间隙和这个温度,并表明精度呈现二次关系。我们扩展我们的分析,探索系统的任意光谱,利用非谐性和简并性可以大大提高测温的精度。最后,我们批判性地评估了两个温度协议的二能级系统的动力学特征。通过计算量子速度极限,我们发现,尽管间隙固定一个优选的温度探测,没有证据表明这出现在动力学特征。
2018-01-09 quant-ph
Nonlinear time-reversal interferometry with arbitrary quadratic collective-spin interaction
本文提出基于任意二次集体自旋相互作用的非线性时间反演干涉测量方案,优化压缩、编码与反压缩过程,并利用Floquet驱动实现等效时间反演,在精度和鲁棒性上达到基准水平。
2023-11-29 quant-ph
Precision isotope shift measurements in Ca$^+$ using highly sensitive detection schemes
我们展示了一种有效的高精度光谱技术,为单囚禁离子与非封闭的过渡。在双搁置技术中,单个光子的吸收首先被放大到与不同种类的共捕获冷却离子共享的正常运动模式的几个声子,然后使用标准电子搁置技术被进一步放大到由冷却离子发射的数千个荧光光子。我们采用这种扩展的光子反冲光谱技术进行第一次高精度的绝对频率测量的$^{2}$ D $_{3/2}$ $\rightarrow$ $^{2}$ P $_{1/2}$过渡的$^{40}$钙$^{+}$,导致在$f=346\, 000\, 234\, 867(96)$ kHz的过渡频率。此外,我们确定了该跃迁的同位素位移和$^{2}$ S $_{1/2}$ $\rightarrow$ $^{2}$ P $_{1/2}$跃迁的$^{42}$ Ca $^{+}$,$^{44}$ Ca $^{+}$和$^{48}$ Ca $^{+}$离子相对于$^{40}$ Ca $^{+}$的精确度低于100 kHz。改进的场和质量移动常数的这些过渡,以及在均方核电荷半径的变化提取从这个高分辨率的数据。
2015-04-13 physics.atom-ph quant-ph
Mass shift effects in nonperturbative multiphoton pair production for arbitrary polarized electric fields
采用实时Dirac-Heisenberg-Wigner方法,通过提出有效能量的概念,数值研究了任意极化电场中非微扰性质的多光子对产生中的质量移动效应.结果表明,理论计算结果与数值计算结果吻合得很好。首次考虑了产生粒子的动量和外场的极化在质量移动效应中的作用。这些结果可以加深对非微扰阈值区电子对产生的理解。此外,在即将进行的实验中可以观察到明显的质量漂移效应,并且可以用作探针来区分电子-正电子对产生与其他背景事件。
2014-10-23 hep-ph quant-ph
Quantum-limited superresolution of two arbitrary incoherent point sources: beating the resurgence of Rayleigh's curse
本文研究未知且不等光子数下两个任意非相干点光源的量子极限超分辨,给出光子数接近条件、不同区间精度及点扩散函数差异的影响。
2024-12-05 quant-ph
Measuring Small Longitudinal Phase Shifts via Weak Measurement Amplification
弱测量放大被认为是精密测量中一种很有前途的方案,已被应用于各种小物理量的估计。由于许多量可以转换为相位信号,因此考虑使用弱测量来测量超小的纵向相移是有趣且重要的。在这里,我们提出并实验证明了一种新的基于弱测量放大的超小纵向相位估计,这是适用于偏振干涉测量。实现了对液晶可变延迟器直接引入的小相位信号的一个数量级放大测量,并证明了其对有限可见度干扰的鲁棒性。我们的研究结果可能会在高精度测量中找到重要的应用,例如引力波探测。
2022-04-25 quant-ph
Quantum-limited estimation of the frequency shift between two interfering photons by time sampling of their quantum beats
该研究通过时间采样量子拍频技术实现两个干涉光子频率偏移的量子极限估计,突破传统频率分辨探测器的精度和范围限制。
2025-12-09 quant-ph
Optical scattering imaging with sub-nanometer precision based on position-ultra-sensitive giant Lamb shift
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University(中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室)
本研究利用等离激元纳米结构附近量子发射体的巨兰姆位移对位置和偏振超灵敏的特性,提出通过探测散射光谱实现亚纳米精度光学定位与偏振显微的方案,规避荧光猝灭问题,适用场景更广。
2023-06-04 physics.optics quant-ph
Precision calculation of blackbody radiation shifts for optical frequency metrology
我们发现三种IIIB族二价离子B+、Al+和In+在ns^2 1 S 0- nsnp 3 P0时钟跃迁中具有非常小的黑体辐射(BBR)位移。在相同温度下,这些离子的BBR分数位移至少比任何其他现有或拟议的光频标准的BBR分数位移小10倍,并且小于Sr时钟位移的0.3%。我们已经开发了一种混合配置相互作用+耦合集群方法,提供了准确的治疗,在这样的离子相关校正,认为所有相关的国家在相同的系统的方式,并产生严格的上限的最终结果的不确定性。在T= 300 K时,我们将BBR对Al+时钟的分数频率不确定度的贡献减少到4 \times 10^{-19}。我们还将室温下B+和In+的不确定度降低到10^{-18}水平,以促进这些系统在计量和量子传感方面的进一步发展。这些不确定性接近目前提出的光学原子钟的可行精度的最新估计。
2011-11-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Precision Measurement of Transition Matrix Elements via Light Shift Cancellation
本文提出了一种在10^{-3}水平上精确测定原子跃迁矩阵元素的方法。测量的交流斯塔克(光)移周围的“魔零”波长,其中光移消失,提供精确的约束矩阵元素。利用驻波脉冲序列测量了铷原子5s-6p矩阵元在421 nm和423 nm零点附近的光移,首次测量了铷原子5s-6p矩阵元的光谱。结合现有的理论和实验数据,我们发现5s-6 p_{1/2}和5s-6 p_{3/2}元素的e-a_0分别为0.3236(9)e-a_0和0.5230(8)e-a_0,比最好的理论值精确一个数量级。这种技术可以为许多原子提供所需的精确矩阵元素,包括原子钟、基本对称性测试和量子信息中使用的元素。
2012-08-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Generalized Unruh effect and Lamb shift for atoms on arbitrary stationary trajectories
本文研究了任意稳态轨道上加速原子的自发去激发和激发(“广义Unruh效应”)。我们分别考虑了真空涨落和辐射反应的影响。我们表明,辐射反应一般不改变由静止加速,而真空涨落的贡献不同的所有静止加速轨迹从其惯性值。从基态自发激发发生在所有{加速静止}轨道上,因此是“正常情况”。我们还证明了二能级原子的辐射能量移动(“兰姆位移”)是由所有固定轨迹的加速度修改。同样,只有真空涨落才会引起这种位移。我们的结果说明了在圆周运动的原子,这可能是实验相关的特殊情况。
1995-10-25 atom-ph gr-qc hep-ph
Precision Measurement of the 87-Rb Tune-Out Wavelength in the Hyperfine Ground State F=1 at 790 nm
我们报告的$D$线调谐出波长的$^{87}$铷在超精细基态$|F=1, m_F=0,\pm1 \rangle$流形在790 nm处,其中的$D_1$和$D_2$线的标量交流斯塔克位移取消的精密测量。这个波长是敏感的,通常被忽略的贡献,从矢量和张量交流斯塔克位移,过渡到更高的原则量子数,和核心电子。在自由空间和受控磁环境中,利用一维光晶格中铷原子玻色-爱因斯坦凝聚体的Kapitza-Dirac散射研究了交流斯塔克位移.磁不敏感$m_F=0$状态的调谐波长被确定为790.01858(23)nm,具有亚微米精度。采用交流矢量斯塔克位移的$m_F=\pm 1$状态的原位绝对极化和磁背景场的测量。将我们的研究结果与理论进行比较,我们对原子物理学有了定量的了解,超越了常用的两能级原子近似或忽略内壳层的贡献。
2015-12-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Arbitrary controlled-phase gate on fluxonium qubits using differential ac-Stark shifts
大规模量子计算促使双量子比特门方案的发明,其不仅最大化门保真度,而且消耗最少的资源。在超导量子比特的情况下,传输子的弱非谐性对门设计施加了深刻的约束,导致设备和控制协议的复杂性增加。在这里,我们展示了一个资源有效的控制强非谐波磁通量子比特的相互作用。也就是说,在一对电容耦合磁通量的非计算跃迁应用非共振驱动诱导$\textrm{ZZ}$ -相互作用,由于计算能级的不相等的ac-斯塔克位移。通过连续选择频率和幅度,驱动器可以消除静态$\textrm{ZZ}$项,也可以将其增加一个数量级,以启用具有任意编程相移的受控相位(CP)门。这些非Clifford操作的交叉熵基准产生子$1\%$误差,仅受不相干过程的限制。我们的结果表明,强非谐电路的优势,在设计下一代量子处理器的transmons。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Frequency shifts in gravitational resonance spectroscopy
超冷中子在引力场中的量子态将通过引力共振谱来表征。本文讨论了光谱测量中出现的系统效应。所讨论的频率偏移,我们称之为斯特恩-格拉赫偏移,干扰偏移和旁观者状态偏移,出现在可想象的测量方案中,具有普遍的重要性。在精密度实验中必须考虑这些变化。
2015-01-13 nucl-ex quant-ph
Precision measurement of atomic isotope shifts using a two-isotope entangled state
原子同位素位移(IS)是原子电子能级中与同位素相关的能量差。这些变化在原子和核物理学中起着重要的作用,特别是在后者中作为原子核结构的标志。最近,IS已被建议作为独特的探头超越标准模型(SM)物理的条件下,他们被确定显着更精确地比目前的最新状态的art.In这项工作中,我们提出了一个简单而强大的方法来测量IS与离子在保罗陷阱,利用希尔伯特子空间是不敏感的共模噪声,但敏感的IS。使用这种方法,我们评估了$^{86}\text{Sr}^+$和$^{88}\text{Sr}^+$中$5S_{1/2}\leftrightarrow4D_{5/2}$跃迁的IS,其中$1.6\times10^{-11}$的相对不确定度为570,264,063.435(9)Hz。此外,我们检测到$3.46(23)\times10^{-8}$的相对差异之间的轨道g因子的电子在$4D_{5/2}$水平的两种同位素。我们的方法是相对容易实现的,是无关的元素或同位素,铺平了道路,为未来的桌面搜索新的物理和测试量子多体计算和原子核结构的研究提出了有趣的前景。
2019-06-13 hep-ex nucl-ex physics.atom-ph
An entanglement protocol to measure atomic parity violation at sub 0.1% precision
本文提出一种基于多离子纠缠态的协议,在钡离子中实现低于0.1%精度的原子宇称破坏测量,通过共模抑制和选择性探测,免除了11个数量级的系统误差抑制,并可扩展至大规模离子数以提高精度。
2025-04-22 hep-ex physics.atom-ph quant-ph
Arbitrary cylindrical vector beam generation enabled by polarization-selective Gouy phase shifter
柱面矢量光束由于其在横截面上具有旋转对称的偏振分布,可以应用于多种光学技术中。产生CVB的常规方法包含冗余干涉仪或需要在不同元件之间切换,因此在包含多个CVB的应用中不方便。在这里,我们提供了一个被动的偏振选择装置,以取代干涉仪和简化生成设置。它是通过基于偏振选择性Gouy相位反转轨道角动量的拓扑荷来实现的。在这个过程中,可调谐的输入光是产生任意拓扑电荷的CVB的唯一条件。为了同时考虑CVB的方位参数和径向参数,我们给出了基本Poincaré球上的标量拉盖尔-高斯光与高阶Poincaré球上的CVB之间的映射关系。该器件极大地简化了CVB的产生,因此在量子和经典光学实验的集成器件中具有潜力。
2021-01-11 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Optimized geometries for future generation optical lattice clocks
深陷在魔波长光晶格中的原子为高精度光谱学提供了理想的无多普勒和无碰撞的量子发射器的致密系综。因此,它们是迄今为止一些最好的光学时钟设置的基础。然而,尽管它们的微小的光学偶极矩,在这样的晶格中固有的长程偶极-偶极相互作用产生线位移,失相和修改的衰减。我们发现,在一个完全填充的晶格,这些效果是共振增强依赖于晶格常数,晶格几何形状和激发方案诱导时钟移位的许多原子线宽和降低测量精度通过超辐射。然而,在最佳条件下,集体效应可以利用产生零有效位移和延长偶极寿命超过单原子衰变。特别是,我们确定的晶格常数低于光波长的2D六边形或正方形晶格作为最有前途的配置的准确性和精度远低于独立的合奏限制。这种几何形状也应该是相关应用的理想基础,如超辐射激光,精密磁力测量或长寿命量子存储器。
2015-09-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph