Quantum entangled ground states of two spinor Bose-Einstein condensates
我们重新详细讨论了非平均场的自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体的二元混合物的基态相图，包括量子涨落。在单模近似下，自旋相关哈密顿量中的非对易项使得精确计算本征态变得困难。利用自旋z分量守恒和自旋角动量守恒，我们数值推导了构建块的信息，并计算了冯诺伊曼熵来量化基态.平均场相界被发现基本上保持完整，但基态表现出破碎和纠缠行为在大参数空间的物种间自旋交换和单重态配对相互作用。
2011-12-05 cond-mat.quant-gas
Not all pure entangled states are useful for sub shot-noise interferometry
研究了线性干涉仪中的散粒噪声极限与粒子纠缠之间的关系。特别是，我们问是否子散粒噪声的灵敏度可以达到与所有纯纠缠输入态的$N$粒子，如果他们可以优化与本地操作。最佳的局部变换的结果使我们能够表明，$N=2$的所有纯纠缠态可以是有用的子散粒噪声干涉，而$N>2$，这是不是这样的情况。我们对玻色子双模干涉仪中可用的纠缠态进行了完全分类。我们将我们的结果应用到几个国家，特别是多粒子单态和集群状态。后者被证明是实际上无用的子散粒噪声干涉。我们的结果是基于Cramer-Rao界和Fisher信息。
2010-08-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Heralded Generation of Macroscopic Superposition States in a Spinor Bose-Einstein Condensate
我们提出在三模旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的基态中产生大量原子的宏观叠加态。基态受到有限的能隙的保护，不受相位噪声的影响，并且对一个模式中的粒子数的测量预示着同时空的和填充的另外两个模式的相干制备。考虑到基态的准绝热制备，高纠缠宏观叠加态的产生具有很大的概率。实现我们的建议所需的所有关键因素都是实验可用的。
2017-12-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Creation of entangled atomic states by an analogue of the Dynamical Casimir Effect
如果量子真空的边界条件随时间改变，量子场论预言，真实的、可观测的粒子可以在最初的空模式中产生。在这里，我们通过改变旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的边界条件来实现这种效应，这产生了一个最初未被占据的空间和自旋激发的种群。通过证明多粒子输出态中的连续变量纠缠，证明了激发是作为纠缠激发对产生的。
2018-08-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Ground States of a Mixture of Two Species of Spinor Bose Gases with Interspecies Spin Exchange
我们考虑了两种自旋为1的原子混合物的种间自旋交换，这可能会合作或竞争的种内自旋交换，从而显着影响的基态。它代表了不同于单物种旋量气体的一类新的玻色气体。我们确定了几个参数区域中的精确基态，并利用这里推广的适用于两种旋量气体混合物的生成函数方法研究了复合结构。最有趣的阶段是所谓的纠缠玻色-爱因斯坦凝聚（BEC），它是两个物种之间具有量子纠缠以及物种间和物种内单态对的碎片BEC。为了比较，我们也将生成函数方法应用到两种赝自旋1/2原子的混合物中，其中每种原子的总自旋量子数固定为原子数的一半，与自旋1的情况相反，它是由能量决定的变量。因此，在赝自旋1/2混合体的纠缠BEC中的单重态对都是种间的。种间自旋交换导致新的功能超出了旋量BEC的一个单一物种的原子，以及混合物没有种间自旋交换。
2010-09-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Simple atom interferometer in a double-well potential
本文详细研究了在双势阱中实现的原子干涉仪。我们假设干涉相位是在阱之间存在相干隧穿的情况下压印的。我们计算的估计灵敏度的最终界限，并显示它们如何与马赫-曾德尔干涉仪的精度。这里提出的干涉仪允许亚散粒噪声灵敏度时，与减少的相对布居不平衡或相对相位的自旋压缩态馈给。我们还计算了从人口不平衡的估计精度，并表明它克服了散粒噪声水平时，纠缠压缩态的输入。
2014-07-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Momentum Entanglement for Atom Interferometry
与光干涉仪相比，冷原子干涉仪的光通量低，相关的散粒噪声大。超过这些限制的灵敏度需要制备不同动量模式的纠缠原子。在这里，我们展示了一个源的纠缠原子，是兼容的国家的最先进的干涉仪。纠缠从玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋自由度转移到分离的动量模，压缩参数为-3.1（8）dB。纠缠增强原子干涉仪为量子梯度仪或引力波探测器开辟了前所未有的灵敏度。
2020-11-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Integrable active atom interferometry
主动干涉仪被设计成通过在干涉仪内部产生纠缠来增强相位灵敏度，从而超过标准量子极限。这种装置的原子版本可以通过具有$F=1$基态流形的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体来构造，其中自旋变化碰撞产生纠缠的$m=\pm1$原子对。我们使用Bethe Answer技术来找到精确的本征态和本征值的哈密顿模型，这样的自旋变化的碰撞。利用这些结果，我们表示的干涉仪的相位灵敏度，费舍尔信息，和海林格距离的贝特快速。通过评估这些表达式，我们研究了标度特性和干涉仪在模拟自旋变化碰撞的完全哈密顿量下的性能，即，没有早期工作的理想化近似，迫使模型进入SU（1，1）干涉测量的框架。
2021-01-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Efficient generation of many-body entangled states by multilevel oscillations
我们利用多级振荡在反铁磁自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中产生了高保真的大规模纠缠态。结合多级振荡和附加的绝热驱动，我们大大缩短了所需的演化时间，并放宽了对$^{23}$ Na旋量BEC的二次塞曼分裂控制精度的要求，从微高斯到毫高斯.在$96\%$上获得的高量子效率表明，在该体系中几乎可以完全产生两种大规模纠缠态：多体单重态和双Fock态。广义自旋压缩参数下降到远低于标准量子极限的值，即使存在原子数波动和杂散磁场，说明我们的协议在真实的实验条件下的鲁棒性。所产生的多体纠缠态可以用来实现海森堡极限的量子精确测量，并可以用来解决量子信息科学中的非经典问题。
2019-07-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum pump for counter-circulations in a spinor Bose-Einstein condensate
本文提出了一个自旋玻色-爱因斯坦凝聚体量子循环的泵浦方案，包括叠加态的反循环。我们的方案是有效的，可以在目前的实验技术和设置。对于非经典原子态，如赝自旋压缩态和最大纠缠N-GHZ或NooN态，该方法仍然有效。此外，它能够将几种增强的传感协议转换为增强的空间干涉和旋转测量，这些协议依赖于减少原子内部状态的量子相关和纠缠的波动。
2010-03-24 cond-mat.quant-gas
Universal spin-squeezing dynamics in spinor condensates
ENS de Lyon, Université Lyon 1, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学院，里昂第一大学，法国国家科学研究中心，物理实验室）；Institute of Physics PAS（波兰科学院物理研究所）
研究超冷旋量气体中大规模纠缠态的产生，利用旋量玻色 - 爱因斯坦凝聚体的固有自旋改变碰撞和二次塞曼频移，按单轴扭转模型产生可扩展自旋压缩，为纠缠基础研究和先进计量应用提供理论支持。
2026-07-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum noise in three-dimensional BEC interferometry
本文发展了一个具有非线性损耗的三维玻色-爱因斯坦凝聚体原子干涉仪中的量子涨落和压缩理论。我们使用截断维格纳表示中的随机方程来处理量子噪声。我们的方法包括多模式的旋量分量的空间演化，并描述了介观量子系统的多体动力学。
2011-09-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Proposal for a Bell Test with Entangled Atoms of Different Mass
Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）
本研究提出利用不同质量纠缠原子进行贝尔测试，通过原子干涉仪实现精确相位控制，预测在现实条件下可显著违反贝尔不等式，为量子力学与引力研究提供新途径。
2025-12-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Spin-mixing Interferometry with Bose-Einstein Condensates
非稳定旋量玻色-爱因斯坦凝聚体是制作非线性三模干涉仪的理想材料。我们的分析超越了标准的SU（1，1）参数化方法，因此提供了参数的制度，其中子散粒噪声的灵敏度可以达到相对于输入的总平均粒子数。退相干由于粒子的损失和有限的检测效率也被认为是。
2015-10-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bell correlations between momentum-entangled pairs of $^4\text{He}^*$ atoms
Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）；Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, The University of Oklahoma（俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系）；Center for Quantum Research and Technology, The University of Oklahoma（俄克拉荷马大学量子研究与技术中心）；School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数学与物理学院）
研究通过动量纠缠的超冷氦原子实现贝尔关联的实验观测，揭示了超冷原子在量子力学基础测试中的潜力。
2025-02-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Deterministic spin-wave interferometer based on Rydberg blockade
自旋波NOON态是一个$N$ -粒子Fock态，两个原子的自旋波模最大纠缠。由于相位对原子集体运动敏感的特性，SW NOON态可以作为一种新型的原子干涉仪，在量子增强测量中有着广阔的应用前景。在本文中，我们提出了一个有效的协议，确定性地产生原子SW NOON状态，采用里德伯封锁。分析了实际操作中可能出现的误差。提出了可行的实验方案。我们的方案比最近的实验证明的方案要有效得多，该方案只产生了一个预示性的二阶SW NOON态。
2011-05-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Manipulating atom-number distributions and detecting spatial distributions in lattice-confined spinor gases
本文介绍了立方光晶格中超流态到Mott-绝缘体相变的非平衡量子猝灭对旋量气体原子数分布的操纵。我们的数据表明，原子分布在个别莫特叶可以通过适当地设计量子猝灭序列，这表明方法，最大限度地提高分数的原子在莫特叶偶数占领数，并在获得不同的量子磁相位，包括大规模纠缠态的应用。从观察到的数分布导出了三维晶格中气体的空间分布，揭示了量子猝灭过程中复杂的空间动力学。定性协议也发现我们的实验数据和数值模拟的基础上，随时间变化的Gutzwiller近似在二维系统。
2021-10-18 cond-mat.quant-gas
Quantum metrology with a scanning probe atom interferometer
我们使用小原子玻色-爱因斯坦凝聚体作为干涉扫描探针，以几微米的分辨率绘制出芯片表面附近的微波场。使用原子之间的纠缠，我们克服了标准的量子限制的干涉4 dB，并保持增强的性能的询问时间高达20 ms。这表明了有用的量子精密测量与纠缠态时，粒子数是有限的，由于小探针的大小。将原子干涉测量扩展到微米空间分辨率，使电磁场传感，表面科学和基本短程相互作用的研究中的新应用成为可能。
2013-03-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Dynamical Quantum Phase Transitions in Interacting Atomic Interferometers
粒子波二象性使物理学家能够建立原子干涉仪，作为广泛的量子设备中光学对应物的著名补充。然而，相互作用自然会导致退相干，并且一直被认为是在精密测量中实施原子干涉仪的长期障碍。在这里，我们表明，相互作用导致薛定谔猫之间的原子干涉仪的动态量子相变。这些跃迁点来自于Loschlaughecho的零点，在大粒子数极限下，这些零点接近于复时间平面的实轴，并表示对凝聚，这是另一种具有普遍两体关联特征的奇异量子态。我们的工作表明，相互作用原子干涉仪作为一种新的工具，探索动态量子相变和创建高度纠缠态，击败标准量子极限。
2018-07-09 cond-mat.quant-gas
Gaussian trajectory description of fragmentation in an isolated spinor condensate
自旋为1的玻色气体淬灭到自旋简并后会出现碎裂现象：在多个单粒子态中出现凝聚态。由于其高度纠缠的性质，导致这种集体状态的动力学超出了多体波函数的高斯变分近似的范围。在这里，我们通过考虑耗散到一个虚构的环境中，有效地抑制在引入一个经典的混合状态的代价在个别量子轨迹纠缠，提高了性能的高斯变分Ancestor。我们发现，这种量子轨道方法捕捉到了碎片凝聚态的动态形成，并分析了为了保持一个单一的实现在非碎片状态下，应该在实验中增加多少耗散。
2021-12-23 cond-mat.quant-gas
Rapid generation and number-resolved detection of spinor Rubidium Bose-Einstein condensates
超冷中性原子的高数据采集速率和低噪声探测是玻色-爱因斯坦凝聚体中纠缠量子态的态层析成像和干涉应用的重要挑战。在这篇文章中，我们提出了一个高通量的$^{87}$ Rb玻色-爱因斯坦凝聚体源结合数分辨检测。我们在磁/光阱中利用混合蒸发方法制备了$2\times10^5$原子的玻色-爱因斯坦凝聚体，在$3.3$ s内没有可辨别的热分数。对于自旋自由度中的多体量子态的高保真层析成像[arXiv：2207.01270]，期望选择单个模式用于数分辨检测。我们证明了低噪声选择的子样本的$16$原子和他们随后的检测与计数噪声低于$0.2$原子。所提出的技术提供了一个令人兴奋的路径，创造和分析介观量子态与前所未有的量子特性，以及它们的开发的基础和可扩展的应用。
2023-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum-Enhanced Sensing Based on Time Reversal of Nonlinear Dynamics
我们实验证明了一个非线性检测方案，利用时间反转动力学，解开连续变量纠缠态可行的读出。利用玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋交换动力学作为非线性机制，不仅可以产生纠缠态，而且可以通过控制相位印记实现时间反转。为了演示量子增强测量，我们构建了一个有源原子SU（1，1）干涉仪，其中纠缠态的制备和非线性读出都包括参量放大。该方案仅通过检测平均原子数就能耗尽量子资源。受控的非线性变换拓宽了应用量子技术的有用纠缠态的光谱。
2016-12-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Nonlinear atom interferometer surpasses classical precision limit
干涉是波动力学和量子力学的基础。在使用原子干涉仪的计量学中利用粒子的量子波特性，从而实现高精度惯性测量[1，2]。此外，最先进的时间标准是基于称为拉姆齐光谱的干涉测量技术。然而，干涉仪的精度受到经典统计学的限制，因为用于推导感兴趣的量的原子数量有限[3]。在这里，我们实验表明，经典的精度限制，可以使用非线性原子干涉与玻色-爱因斯坦凝聚体。原子之间的受控相互作用导致干涉仪内的非经典纠缠态;这代表了使用非经典输入态的另一种方法[4-8]。将量子干涉术[9]扩展到大原子数的区域，我们发现相对于理想的经典测量，相位灵敏度提高了15%。我们的非线性原子分束器遵循“单轴扭曲”方案[10]，并使用窄费什巴赫共振实现相互作用控制。我们在干涉仪内对量子态进行噪声层析成像，并检测到压缩因子为-8.2dB的相干自旋压缩[11-15]。结果提供了多粒子量子态的信息，并暗示了170个原子的纠缠[16]。
2010-09-13 cond-mat.quant-gas
Permutation symmetry in spinor quantum gases: selection rules, conservation laws, and correlations
考虑自旋和空间自由度可分离的全同任意自旋粒子多体系统。它们的本征态可以通过杨氏图进行分类，对应于非平凡的排列对称性（超出了传统的对称-反对称态的范式）。本文得到了（a）附加不可分的选择规则（取决于自旋和坐标）$k$ -体相互作用：与转变的初始和最终状态相关联的杨氏图可以通过在它们的行之间重新定位不超过$k$框而不同;以及（b）相关规则：如果$k$超过相关杨氏图中的列数（对于玻色子）或行数（对于费米子），则$k$粒子的本征态平均局域相关消失。它还阐明了由于置换对称性而守恒的量的物理意义--在1929年，狄拉克确定了那些具有对称群特征的量--将它们与实验上可观察到的几个粒子的相关性联系起来。结果提供了一种控制对称群的多维非阿贝尔表示纠缠态形成的方法。这些状态可以在量子计算和计量学中找到应用。
2014-11-13 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
