Spin Squeezing via One-Axis Twisting with Coherent Light
基于原子与非共振光场的相互作用，即光场的顺磁法拉第旋转和光场的虚拟磁场，提出了一种新的原子自旋压缩方法.由于该方法不需要投影过程、压缩光场或原子间的特殊相互作用，因此可以广泛应用于许多系统。压缩参数的可达到范围是S^{-2/5}，其中S是总自旋，其受到相干光施加的附加波动和自旋分布的球形性质的限制。
2004-10-18 quant-ph
Extreme Spin Squeezing via Optimized One-Axis Twisting and Rotations
针对 Ramsey 干涉测量，本文提出交替使用单轴扭转脉冲与旋转来生成最优压缩态，在脉冲幅度受限和光子散射损耗下仍保持 Heisenberg 标度的计量增益。
2023-06-05 quant-ph
Spin squeezing via one- and two-axis twisting induced by a single off-resonance stimulated Raman scattering in a cavity
压缩自旋态在量子精密测量和传感领域有着重要的应用。Sørensen和Mølmer [Phys. Rev. A 66，022314（2002）]已经表明，通过双非共振受激拉曼散射，可以在腔设置中实现有效的单轴扭转相互作用，从而导致以$N$为原子数的$\propto 1/N^{2/3}$的降噪比例。在这里，我们表明，通过适当改变初始输入自旋态，它是可能的，产生一个轴扭转自旋压缩通过\emph{single}非共振受激拉曼散射，从而可以大大简化现实的实现。我们还表明，单轴扭转相互作用可以转化为一个更有效的双轴扭转相互作用，通过旋转的集体自旋，同时耦合到腔，产生海森堡有限的噪音减少$\propto1/N$。考虑到原子退相干和腔场衰减引起的噪声效应，我们发现在目前的实验条件下仍然可以实现大幅度的压缩。
2019-05-01 quant-ph
Two-axis spin squeezing of two-component BEC via a continuous driving
在二分量BEC中，单轴扭转哈密顿量导致自旋压缩，其极限与原子数成$N^{-\frac{2}{3}}$比例。我们提出了一个方案，将单轴扭转哈密顿量转化为双轴扭转哈密顿量，导致增强的自旋压缩$\propto N^{-1}$接近海森堡极限。该方案不需要脉冲序列，只需一个连续的驱动场就可以实现单轴扭转哈密顿量的变换，因此具有很好的实验实现前景。未来的量子信息处理和量子精密测量可能会受益于这种方法。
2014-12-17 quant-ph
Spin Squeezing via One-Axis Twisting in a Quadrupolar NMR system under relaxation effects
本文研究了室温下四极核磁共振系统中自旋为3/2和7/2的自旋压缩态，利用单轴扭转机制描述非线性算符，并考虑弛豫效应，提出了非笛卡尔角动量算符及压缩参数上界，为量子控制与计量提供框架。
2025-04-12 quant-ph
Spin squeezing of the non-Hermitian one-axis twisting model
在没有衰变的情况下，开放系统的条件动力学通常可以用非厄米哈密顿量描述。研究了非厄米单轴扭转模型中的自旋压缩。有些令人惊讶的是，接近厄米特双轴反扭（TACT）哈密顿量的极限的SS是可实现的一些参数，这显着改善了厄米特OAT模型可实现的最佳值。缺点是就像所有有条件的方案一样，平均需要更长的时间才能进化到稳定状态，并且随着原子（自旋）数量的增加，没有衰变或成功的概率会降低。因此，上述非厄米OAT哈密顿量中稳态SS的结果仅限于小系统。然而，对于其他参数制度，理想的SS动态到达之前，达到稳定状态，大大缩短了进化时间和增强的成功概率，同时仍然保持显着改善的极限厄米特OAT。
2015-09-23 quant-ph
Spin squeezing by tensor twisting and Lipkin-Meshkov-Glick dynamics in a toroidal Bose-Einstein condensate with spatially modulated nonlinearity
本文提出了一个在环形阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）轨道运动中的自旋压缩方案。圆形晶格耦合两个反向旋转的模，在半个晶格周期的空间调制的非线性相互作用产生压缩。通过改变调制的振幅和相位，可以直接实现扭曲张量的各种情况，导致不同的压缩机制。其中包括单轴扭转和双轴反扭转，它们经常被认为是自旋压缩的最重要的范例。我们的方案自然地实现了Lipkin-Meshkov-Glick模型，可以同时自由地改变其所有参数。
2015-05-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin squeezing and pairwise entanglement for symmetric multiqubit states
我们证明了任意对称多量子比特态的自旋压缩隐含着两两纠缠。当压缩参量小于等于1时，我们给出了压缩参量与奇偶态的纠缠度之间的定量关系。我们证明了所有量子比特都自旋下降的初态通过单轴扭转哈密顿量生成的偶态是自旋压缩的当且仅当它们是成对纠缠的。对于任意数量大于1的量子比特，通过外加横向场的单轴扭转哈密顿量生成的态，或者任意数量偶数量子比特，通过双轴反扭转哈密顿量生成的态，数值结果表明，这些态是自旋压缩态当且仅当它们是成对纠缠态.
2003-06-30 quant-ph
Two-axis spin squeezing in two cavities
超高精细光学腔中的超冷原子是产生自旋压缩的有力平台，因为腔模的光子可以诱导非线性自旋-自旋相互作用，从而产生单轴扭转哈密顿量$H_{\text{OAT}}=qJ_{x}^{2}$，其对应的最大压缩因子标度为$N^{-2/3}$，其中$N$是原子序数.相反，对于另一个双轴扭转哈密顿量$H_{\text{TAT}}=q(J_{x}^{2}-J_{y}^{2})$，最大压缩因子为$N^{-1}$，接近海森堡极限。本文从最近的腔辅助拉曼跃迁实验中得到启发，提出了一种方案，利用超冷六能级原子系综与两个量子化腔场和两对拉曼激光相互作用，实现了一个可调谐的双轴自旋哈密顿量$%H=q(J_{x}^{2}+χJ_{y}^{2})+ω_{0}J_{z}$ .在适当的参数下，恢复了上述单轴和双轴扭转哈密顿量，并且最大压缩因子的$N^{-1}$的标度可以自然发生。另一方面，在双轴扭转哈密顿量中，自旋压缩通常随着原子有效共振频率$ω_{0}$的增加而减小。令人惊讶的是，我们发现，结合无量纲参数$χ(>-1)$，原子的有效共振频率$ω_{0}$可以大大增强自旋压缩.这些结果有利于在实验中实现所需的自旋压缩。
2015-02-02 quant-ph
Two-axis-twisting spin squeezing by multi-pass quantum erasure
多体纠缠态是量子信息科学和量子精密测量的关键。利用光学技术建立高度多体纠缠的一个重要问题是通过产生这种纠缠的光泄漏系统信息。我们提出了一种基于全光干涉的方法来擦除这些信息。不需要的原子-光纠缠可以通过三个或更多个连续的原子-光相互作用的相消干涉来去除，只留下所需的有效原子-原子相互作用。这种量子擦除协议允许使用相干光和冷或热原子系综实现海森堡限制的自旋压缩。计算结果表明，与以前的方法相比，该方法能显著改善压缩超过10 dB的情况，并且在适当的实验条件下也能实现较大的自旋压缩.我们的方法能够有效地创建多体纠缠态与简单的设置，因此是有前途的量子精密测量和量子信息处理技术的进步。
2016-05-06 quant-ph
Optimal Ramsey interferometry with echo protocols based on one-axis twisting
该研究提出含两次单轴扭转操作的广义Ramsey变分协议框架，优化相关参数后可在几乎所有初始扭转强度下达到量子Fisher信息设定的灵敏度极限，为这类Ramsey回波协议提供了统一框架。
2023-10-27 quant-ph
Entangling and squeezing atoms by weak measurement
提出了一种弱测量方法来测量原子的纠缠和压缩。我们证明了即使光与原子之间的耦合强度很小，也可以实现常规的基于测量的压缩所不能达到的大压缩。后选择通过弱非共振量子非破坏相互作用（QND）与自旋相互作用的光子，使其处于与初态近似正交的状态，可以增强基本自旋之间的纠缠，从而增强自旋压缩.压缩过程是概率的，但产生的状态是无条件确定的。进一步控制后选择参数和检测过程，可以将类量子阱自旋压缩转变为单轴扭曲甚至双轴扭曲的自旋压缩。
2018-12-30 quant-ph
Spin squeezing in a generalized one-axis twisting model
在考虑失谐量的广义单轴扭转模型中，研究了初始相干自旋态$|θ_0, ϕ_0>$的自旋压缩与极角的关系。我们明确表明，无论$δ$和$ϕ_0$，以前的结果，理想的单轴扭转恢复只要$θ_0=π/2$。然而，对于$θ_0$与$π/2$的小偏离，可实现的方差$(V_{-})_{\min}\sim N^{2/3}$大于理想情况$N^{1/3}$。我们还发现最大压缩时间$t_{\min}$的尺度为$N^{-5/6}$。给出了$(V_{-})_{\min}$和$t_{\min}$的解析表达式，与数值模拟结果一致.
2009-06-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Unitary and efficient spin squeezing in cavity optomechanics
本研究提出腔光力学中制备氮空位中心自旋压缩态的新方法，可消除声子-光子模式与自旋的纠缠实现幺正单轴扭曲压缩，还可通过正交方向重复演化实现海森堡极限的双轴扭曲压缩，且对退相、弛豫噪声鲁棒。
2024-01-28 quant-ph
A generalized echo squeezing protocol with near-Heisenberg limit sensitivity and strong robustness against excess noise and variation in squeezing parameter
我们提出了一个广义回声压缩协议（GESP）作为薛定谔猫态协议（SCSP）的推广，压缩参数的值是一个任意的数字，而不是π/2。我们分析表明，在很宽的范围内的压缩参数的灵敏度达到海森堡极限（HL）的根-2的一个因素。对于大量的粒子N，这个平台间隔几乎是从零到π/2的整个范围，并且灵敏度与N的奇偶性无关。因此，可以在不改变灵敏度的情况下在挤压参数的宽间隔上操作传感器。这与传统的回波压缩协议（CESP）形成对比，传统的回波压缩协议（CESP）仅在非常小的间隔内工作。与CESP相比，GESP的灵敏度在整个压缩参数范围内接近量子Cramér-Rao界。GESP的灵敏度的提高是由于两个参数的组合：相位放大因子（PMF）和噪声放大因子（NAF）。随着压缩参数值的增加，PMF和NAF都增加，保持PMF/NAF的比值不变，从而在HL处产生根-2的因子内的灵敏度增强。因此，GESP对过量噪声的鲁棒性很容易超过CESP的压缩参数的值的宽范围。因此，在实验研究的背景下，在过量噪声超过未压缩量子投影噪声的典型条件下，应该可以实现比CESP更高的灵敏度的净增强。最后，我们考虑GESP对碰撞与背景粒子的脆弱性，并显示如何在脆弱性和鲁棒性之间的平衡，对多余的噪声将在实践中确定的GESP参数的最佳选择。
2023-03-11 quant-ph
Ramsey interferometry with generalized one-axis twisting echoes
我们考虑了一个大类的拉姆齐干涉协议，增强了压缩和非压缩操作之前和之后的相位信号是印记在集体自旋的$N$粒子。我们报告了一个分析优化任何给定的粒子数和强度的（非）压缩。这些结果可以应用，即使实验相关的退相干过程中的压缩和非压缩相互作用。然而，在这项工作中不考虑两种相互作用之间的噪声。这提供了压缩回波协议的一般化表征，将一些已知的量子调制协议恢复为局部灵敏度最大值，从而证明了它们的最优性。我们发现了一个新的协议。它的灵敏度增强依赖于压缩的双重反转。在回声协议的一般类中，新发现的过度解扭协议由于其海森堡标度而被挑选出来，即使在强集体退相下也是如此。
2020-04-27 physics.atom-ph quant-ph
Beyond one-axis twisting: Simultaneous spin-momentum squeezing
量子纠缠的产生和操纵是提高测量精度的关键。产生用于原子干涉测量的纠缠的主要方法是自旋压缩的过程，由此状态变得对$SU(2)$旋转更敏感。产生这种纠缠的一种可能性是通过单轴扭曲（OAT），其中一个自由度的多粒子纠缠态是由非线性哈密顿量产生的。我们介绍了一种新的方法，它超越了OAT，在两个不同的自由度上产生压缩和纠缠。我们提出了我们的工作在一个系统的具体物理环境中组成的集体原子能级和离散集体动量状态，但也考虑其他可能的实现。我们的系统使用一个非线性哈密顿产生动态$SU(4)$，从而创造了动力学的机会，不可能在典型的$SU(2)$单轴扭转。这导致三个轴由于两个自由度和它们的纠缠而发生扭曲，从而可能产生更丰富的量子纠缠背景。在这个系统中准备的状态是潜在的更通用的用于多参数或辅助测量方案比那些准备标准的自旋压缩。
2022-09-14 physics.atom-ph quant-ph
Dynamical Spin Squeezing via Higher Order Trotter-Suzuki Approximation
本文提出了一种基于高阶Trotter-Suzuki近似的单轴扭转哈密顿量到双轴扭转哈密顿量的变换方案。与文献[Y. C. Liu等人，物理修订信函107，013601（2011）]，我们的方法可以将控制循环的数量从$1000$减少到$50$。与文献[C. Shen等人，A87，051801（2013）]。并给出了相应的误差分析。
2014-07-16 quant-ph
Self-induced Spatial Dynamics to Enhance Spin-Squeezing via One-Axis Twisting in a Two-Component Bose-Einstein Condensate
本文从理论上研究了一种利用凝聚体的平均场动力学来增强二分量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中自旋压缩的方案。由于散射长度的不对称性，两个分量在空间分离和重新组合的地方表现出密度振荡。当两个分量在空间上分离\cite{treutlein2010}时，负责自旋压缩的有效非线性增加了三个数量级。我们使用截断Wigner方法对系统进行多模模拟，并表明这种方法可以用于在有效非线性通常太小的系统中产生显着的自旋压缩，并且由大粒子数产生的强空间动力学不一定不利于产生自旋压缩。我们开发了一个简化的半解析模型，给出了很好的协议与我们的多模模拟，并将是有用的预测自旋压缩在一系列不同的系统。
2014-08-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Heisenberg-limit spin squeezing with spin Bogoliubov Hamiltonian
本文证明单轴扭转哈密顿量基态的自旋压缩可达海森堡极限J^{-1}，并通过构造自旋Bogoliubov哈密顿量进行精确对角化，为在多种实验平台实现极限自旋压缩提供理论依据。
2024-09-04 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
One- and two-axis squeezing via laser coupling in an atomic Fermi-Hubbard model
本文研究了在Mott绝缘相下用费米-哈伯德模型描述的超冷原子费米子产生自旋压缩态。我们显示激活的两个扭曲机制的原子内部自由度之间的位置依赖的激光耦合。单激光耦合模拟单轴扭转模型，扭转轴的方向由耦合相位决定。添加具有适当选择的相位的第二激光束为模拟双轴反扭曲模型铺平了道路，从而能够接近海森堡限制的压缩水平。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Generating GHZ states with squeezing and post-selection
许多量子态制备方法依赖于耗散量子态初始化的组合，随后是到期望的目标态的幺正演化。在这里，我们证明了量子测量作为量子态制备的附加工具的有用性。从一个纯的可分多体态出发，通过控制序列，包括旋转、单轴扭转的自旋压缩、量子测量和后选择，产生一个高度纠缠的多体态，我们称之为投影压缩态（或PS态）。通过优化方法，我们确定所需的参数，以最大限度地提高重叠保真度的PS状态与最大纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger状态（或GHZ状态）。该方法导致一个显着减少的状态准备时间的GHZ态相比，通过单一的单轴扭曲的幺正演化的准备。
2019-11-27 quant-ph
A hybrid-systems approach to spin squeezing using a highly dissipative ancillary system
自旋系统的压缩态是量子技术，特别是量子精密测量和传感的重要纠缠源。在这里，我们考虑的自旋压缩态的产生与耗散辅助系统的相互作用的自旋。我们发现在这个模型中自旋压缩可以通过两种不同的机制产生：单轴扭曲和驱动集体弛豫。我们可以通过简单地调节耗散辅助系统和自旋系统之间的失谐量来在两种机制之间进行插值。有趣的是，我们发现，对于这两种机制，辅助系统耗散不必被认为是一个缺陷，在我们的模型，但自旋压缩起着积极的作用。为了评估自旋压缩的可行性，我们考虑了两种不同的超导电路实现。我们的结论是，无论是通过单轴扭转还是通过驱动集体弛豫，都可以在实验上产生数百个自旋的压缩态。
2016-05-18 quant-ph
Squeezing of nonlinear spin observables by one axis twisting in the presence of decoherence: An analytical study
在可以用集体自旋描述的二能级原子系综中，纠缠态可以用来提高干涉测量的灵敏度。虽然非高斯自旋态可以产生比自旋压缩高斯态更大的量子增强，但它们的使用需要测量作为集体自旋三个分量的非线性函数的可观测量。在本文中，我们开发的策略，实现最佳的量子增强使用非高斯状态产生的非线性单轴扭转哈密顿量，并表明，测量后相互作用技术，已知的量子参数估计协议中放大输出信号，是有效的测量非线性自旋可观的。包括原子实验中相关的退相干过程的存在，我们确定了解析的非高斯过压缩态的量子增强作为噪声参数的函数为任意原子数。
2021-12-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum dynamics generated by the two-axis counter-twisting Hamiltonian
研究了自旋-$1/2$系综中由初始自旋相干态产生双轴反扭哈密顿量的量子动力学。双轴反扭哈密顿量的一个特征是存在四个中性稳定和两个鞍不稳定不动点。最后一个的存在是造成高水平挤压的原因。压缩是伴随着几个感兴趣的量子态的外观在量子精密测量与海森堡有限的灵敏度，我们显示其中一些保真度函数。我们给出了量子费舍尔信息和压缩参量的精确结果。虽然，两者的整体时间演化强烈的粒子数的变化，我们发现，他们有规律的动力学短的时间。我们解释缩放与系统的大小，通过使用高斯方法。
2015-05-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin squeezing in open Heisenberg spin chains
本研究解析证明开放边界条件会显著改变海森堡自旋链的自旋压缩动力学，该系统弱耦合下可模拟多种扭曲模型实现更高压缩与更快动力学，数值模拟验证了解析结论。
2023-06-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Strongly Enhanced Spin Squeezing via Quantum Control
本文提出了一种利用光探针与光密原子样品间的双程法拉第相互作用来研究自旋压缩的新方法。用量子擦除器去除剩余的自旋-探测纠缠，从而在集体自旋上实现单轴扭曲幺正映射。这种相互作用可以是相位匹配的，导致压缩的指数增强。在实践中，缩放和峰值压缩取决于退相干，技术损失和噪声。一个简化的模型表明，在当前的实验室参数下，应该可以实现约10 dB的挤压。
2010-04-13 quant-ph
One- and two-axis squeezing of atomic ensembles in optical cavities
光腔中强的光-物质耦合使原子系综产生高压缩态成为可能。在[Phys.Rev.A66，022314（2002）]中示出了如何在腔设置中实现有效的单轴扭转哈密顿量。在这里，我们扩展这项工作，并显示如何有效的双轴扭转哈密顿可以实现在一个类似的腔设置。我们比较这两种方案，以表征其优势。在没有退相干的情况下，双轴哈密顿量比单轴哈密顿量导致更多的压缩。如果受限于自发发射和腔衰减的退相干，我们发现两个方案的压缩水平大致相同，标度为（NC）^（1/2），其中C是单原子的协同性，N是原子的总数。当与理想压缩操作相比时，我们发现，对于特定的初始状态，耗散版本的单轴计划比酉单轴计划或双轴计划获得更高的保真度。然而，酉单轴和双轴方案表现更好的一般初始状态。
2017-06-06 quant-ph
Cavity-mediated coherence protection and one-axis twisting for spins in solids
California Institute of Technology（加州理工学院）；Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris（巴黎化学学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，巴黎化学研究院）
本文展示了固态中通过腔体介导的全对全相互作用，实现了超辐射发射和一轴扭曲动力学，延长了相干时间并抑制了退相位，对量子技术有重要影响。
2026-04-29 quant-ph
Squeezing with classical Hamiltonians
导出了压缩过程初始阶段的最大压缩率的一个简单公式：压缩率仅与经典哈密顿量的二阶偏导数有关。规则的相空间的最佳旋转被发现，以保持最佳的状态定位和定向最快的压缩。这些操作将感兴趣的相空间点转换为具有相反主曲率的鞍点。对于布洛赫球相空间和自旋压缩也得到了类似的结果。通过几个模型例子说明了一般公式的应用，包括参量下转换，克尔非线性，Jaynes-Cummings相互作用，以及单轴扭转和双轴反扭转的自旋压缩。
2015-08-19 quant-ph
Generation of spin squeezing via a fully quantum degenerate parametric amplifier
自旋压缩是实现高精度计量的最有吸引力的方法之一。在本文中，我们提出了一个通过全量子简并参量放大器在原子系综中产生自旋压缩的方案。讨论了在驱动和不驱动泵浦腔的情况下产生自旋压缩的性质。数值模拟结果表明，所产生的自旋压缩强度是相当大的，并能够与使用双轴扭转（TAT）模型获得的。此外，我们通过引入相应的实验参数证明了该协议在实验上是可行的。因此，该方案为实现光子-自旋耦合系统中的自旋压缩提供了一种很有前途的方法。
2023-03-01 quant-ph
Power-law growth of time and strength of squeezing near quantum critical point
研究了两种基本模型中量子相变的压缩动力学，在大自旋极限下，利用Holstein-Primakoff表象研究了横向场单轴扭转模型和Dicke模型.在无序（正常）相和有序（超辐射）相之间的相边界附近，自旋和光子压缩的强度以及系统处于高度压缩状态的持续时间随着距离的增加而表现出强烈的幂律增长。量子临界点。压缩时间的临界指数在两个模型中均为1/2，压缩强度的临界指数在单轴扭转模型中为1/2，而在Dicke模型中为1，在极端失谐量下也变为1/2。
2020-06-07 physics.atom-ph quant-ph
Phonon induced spin squeezing based on geometric phase
提出了一种利用单模诱导的几何相位实现自旋压缩的方案。分析和数值计算结果表明，自旋压缩的最终程度取决于热激发、品质因数和系综尺寸的平方根之比参数$\frac{n_{th}+1/2}{Q\sqrt{N}}$.通过Bang-Bang控制脉冲可以有效地抑制自旋系综和浴之间的不期望的耦合。在高品质因数条件下，金刚石中NV系综的理想单轴扭转自旋压缩可以达到极限。
2015-02-16 quant-ph
Atom correlations and spin squeezing near the Heisenberg limit: finite system size effect and decoherence
我们分析了自旋压缩模型的基础上，所谓的反扭曲哈密顿量，包括耗散和有限的系统尺寸的影响。我们讨论的条件下，海森堡极限，即相位灵敏度$\propto 1/N$，可以实现。详细介绍了基于量子化光子交换的原子-原子相互作用模型的具体实现。由此产生的激发对应于自旋翻转原子对的产生，并且可以用于纠缠原子系综的快速产生、自旋压缩以及量子信息处理中的应用。分析了利用该机制实现强自旋压缩的条件。
2001-12-20 quant-ph
Rate and depth of two-axis twisting by pair exchange under the self-Kerr constraint
School of Information Science and Engineering, Hunan Institute of Engineering（湖南工程学院信息科学与工程学院）；Department of Maths and Physics, Hunan Institute of Engineering（湖南工程学院数学与物理系）；College of Physics and Electronic Engineering, Hengyang Normal University（衡阳师范学院物理与电子工程学院）
该研究分析了双光子交换实现双轴扭转的等价性在实际非线性介质中的保留情况，推导了克尔与交换强度比值的两个独立判据，揭示了自克尔约束的存在及此前未显现的原因。
2026-10-19 quant-ph
Quantum enhanced sensing by echoing spin-nematic squeezing in atomic Bose-Einstein condensate
量子纠缠可以提供超过标准量子极限（SQL）的增强的精度，这是经典手段可实现的最高精度。然而，要观察到大的增强仍然具有挑战性，这受到准备、维持、操纵和检测纠缠的实验能力的限制。在这里，我们提出了非线性干涉方案的基础上回声自旋压缩，以实现创纪录的高增强因子的原子玻色-爱因斯坦凝聚体。回波是通过自旋压缩真空的状态翻转来实现的，自旋压缩真空用作探测状态，并且在对编码的信号进行近无噪声放大的同时被重新聚焦回到未压缩的初始状态附近。在26400个原子的双模式SQL以上的小角度拉比旋转的灵敏度为$21.6\pm0.5$分贝（dB），以及$16.6\pm1.3$ dB的相位传感在拉姆齐干涉仪观察。对于近谐振微波场感测，后者的绝对相位灵敏度在$18~μ\rm{m}^3$的探针体积处外推到$103~\rm{pT/\sqrt{Hz}}$。我们的工作突出了自旋压缩的优良多体相干性，并指出了它在原子磁力计、原子光钟、洛伦兹对称性破坏的基本检验等方面的可能量子相干应用。
2022-12-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Variational generation of spin squeezing on one-dimensional quantum devices with nearest-neighbor interactions
本文提出变分自旋压缩算法，在仅含最近邻相互作用的一维系统中生成与双轴扭转相当的强自旋压缩，并适用于近期含噪声量子计算机。
2023-12-26 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
Cavity assisted single- and two-mode spin-squeezed states via phase-locked atom-photon coupling
提出了一种利用原子-光子耦合实现光腔中双轴反扭转自旋压缩哈密顿量的方案。通过详细的分析和大量的模拟，我们证明了我们的方案对腔损耗和原子自发发射引起的耗散具有鲁棒性，并且可以获得比单轴扭转高得多的压缩。我们进一步展示了如何将我们的想法推广到在两个耦合腔中产生双模自旋压缩态。由于其易于实现和高的可调性，我们的计划是实验实现与目前的技术。
2017-03-16 quant-ph
Persistent atomic spin squeezing at the Heisenberg limit
两种著名的机制，单轴扭转（OAT）和双轴反扭转（TACT），动态产生自旋压缩态。后者提供了更好的自旋压缩（SS），但尚未得到证明，因为其相互作用的形式在已知的物理系统中不会自然发生。实现有效的TACT转换OAT的几个建议需要严格的实验条件，以克服由此产生的非平稳（振荡）SS和连续变化的平均自旋方向。这项工作提出了一个简单的方案，解决了这两个问题，冻结SS在一个最佳点，并实现有效的持久SS抑制进一步的挤压动力学。明确的程序概述了持续SS的TACT限制。基于我们的方案的协议有利地放宽了实验要求，这显着照亮了实现TACT的前景。
2016-01-20 quant-ph
Quantum spin squeezing
本文综述了量子自旋压缩，它表征了态对SU（2）转动的敏感性，对纠缠探测和高精度计量都有重要意义。本文首先给出了自旋压缩参数的各种定义，解释了它们的起源和典型态的性质，然后讨论了由Ising和非线性扭转哈密顿量产生的自旋压缩态。然后，我们解释了自旋压缩态中的关联和纠缠，以及自旋压缩与量子费舍尔信息之间的关系，后者在量子精密测量中起着核心作用。我们还综述了自旋压缩在量子混沌和量子相变中的应用，以及退相干对自旋压缩态的影响。最后讨论了在玻色-爱因斯坦凝聚体中通过粒子碰撞产生自旋压缩态、将光子压缩映射到原子系综上以及量子非破坏测量等实验。
2011-03-25 quant-ph
Spin Squeezing with Arbitrary Quadratic Collective-Spin Interaction
本研究针对可用Lipkin-Meshkov-Glick模型描述的任意二次集体自旋相互作用原子系统的自旋压缩展开，提出脉冲旋转方案将其转化为可达海森堡极限的双轴扭曲模型，为多类系统实现海森堡极限自旋压缩提供了路径。
2023-06-07 quant-ph
Spin squeezing by one-photon-two-atom excitations processes in atomic ensembles
在其他地方已经表明，两个空间分离的原子可以共同吸收一个光子，其频率等于两个原子的跃迁频率之和。我们在多个二能级原子系综的情况下描述了这一过程，并证明了它可以用来产生自旋压缩和纠缠。这种共振集体过程允许在单光子极限下产生相当大的压缩。它代表了一种新的产生多体自旋-自旋相互作用的方法，在自旋之间产生双轴类扭转相互作用，这对自旋压缩的产生是非常有效的。我们对耦合到超导共面腔的磁性分子系综进行了显式计算。该系统代表了一个有吸引力的片上架构，用于实现改进的检测。
2020-02-27 quant-ph
Transfer of spin squeezing and particle entanglement between atoms and photons in coupled cavities via two-photon exchange
研究了双光子耦合光腔中原子和光子子系统之间纠缠和自旋压缩的转移。每个腔包含一个单原子，与腔光子相互作用的双光子级联跃迁。对于初始可分离的纠缠双光子态，通过计算最优自旋压缩不等式来表征粒子纠缠。结果表明，粒子纠缠首先在不同腔中的光子之间产生，然后传递到原子。其基本机制是由双光子交换引起的腔间双轴扭转自旋压缩相互作用及其与腔内原子-光子耦合的最佳组合。指出了腔场光子的非局域双光子交换和局域原子-光子相互作用对自旋压缩和纠缠转移的相对影响。
2012-03-15 quant-ph
Phase magnification by two-axis countertwisting for detection noise robust interferometry
纠缠增强的原子干涉术具有超越标准量子极限并最终达到海森堡极限的潜力。然而，实验进展受到各种技术噪声源的阻碍，包括输出量子态检测中的噪声。检测噪声的影响可以在很大程度上通过利用回波方案来克服，其中在干涉仪序列之后重复产生纠缠的相互作用。在这里，我们提出了一个回声协议，使用两个轴的反扭曲作为主要的非线性相互作用。我们证明了该计划是强大的检测噪声和它的性能优于已经证明的单轴扭转回波计划。特别是，灵敏度保持海森堡标度在一个大的粒子数的限制。最后，我们表明，该协议可以实现与旋量玻色-爱因斯坦凝聚体。因此，我们的研究结果概述了一个现实的方法来减轻量子增强干涉测量中的检测噪声。
2018-05-02 quant-ph
Euler top with a rotor: classical analogies of spin squeezing and quantum phase transitions in a generalized Lipkin-Meshkov-Glick model
我们表明，经典模型的欧拉顶（自由旋转，一般不对称的刚体），可能补充了转子，对应于广义Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型描述的量子物理学的各个分支的现象。经典效应如对称陀螺的自由进动、Feynman摆动板、网球拍不稳定性和Dzhanibekov效应、动量轮对卫星姿态的控制或扭转空翻动力学，在量子效应中有它们的对应物，包括通过单轴扭转和双轴反扭转的自旋压缩、双阱势中玻色-爱因斯坦凝聚体的约瑟夫森和拉比状态之间的转变、和其他量子临界现象。平行使我们能够扩大范围的探索量子相变的广义LMG模型，以及提出一个经典的类比最近提出的LMG Floquet时间晶体。
2017-08-25 physics.class-ph quant-ph
Twist and Turn Squeezing in a Multi-Mode Bose-Einstein Condensate
本文研究了在大原子数玻色-爱因斯坦凝聚体中产生的扭曲和转动（TNT）压缩，目的是产生用于原子干涉的量子增强态。与以前的分析不同，我们研究的情况下，多模式的动态是显着的，不能被捕获的一个简单的单模模型。我们发现，在某些区域，通过仔细选择旋转参数，我们仍然可以获得压缩比通过单轴扭转（OAT）更快。
2022-02-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Rapid Generation of a Macroscopic Schrödinger Cat State of Atoms with Parity-Independent Orientation
我们表明，利用回波组态中的单轴扭曲压缩过程，可以通过操纵与系综物理隔离的单个原子的量子态来控制大量原子的宏观磁矩的取向。利用这种控制技术，还可以确定性地使系综与单个原子纠缠，这模仿了被称为薛定谔猫的思想实验。此外，这种技术将使产生大量原子的介观薛定谔猫态成为可能，其速度远远快于产生这种状态的传统过程，其取向与原子数的奇偶性无关。除了回波组态外，我们还研究了压缩参量在某些特定值下的单轴扭转压缩行为。我们发现，压缩传播子可以表示为n个旋转算子的和，如果n和压缩参数的乘积等于π，其中n是一个非零整数。这种单轴扭曲压缩特性的一个直接结果是，在这种条件下产生的压缩态中，即使其Husimi准概率分布看起来是不规则的，也存在一个隐藏的顺序。
2022-10-27 quant-ph
Heisenberg Operator Approach for Spin Squeezing Dynamics
我们重新考虑单轴扭转哈密顿量，这是通常用于产生自旋压缩，并在海森堡算子的方法处理其动力学。为此，我们解决了基本的海森伯运动方程微扰和评估的期望值，从而产生的时间相关的海森伯运营商，以确定近似的自旋压缩的动力学。将我们的结果与精确数值计算的结果进行比较，发现它们比常用的冻结自旋近似更精确。
2018-01-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Enhanced squeezing for quantum gravimetry in a Bose-Einstein condensate with focussing
ARC Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems, School of Mathematics and Physics, University of Queensland（澳大利亚国立大学量子科学与技术系）；Department of Quantum Science and Technology, Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院量子科学与技术系）
本文提出一种改进方案，通过突然施加陷阱势能聚焦凝聚体，增强一轴扭曲相互作用，提升干涉仪的相位灵敏度，达到标准量子极限的20倍。
2026-04-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Three-Axis Spin Squeezed States Associated with Excited-State Quantum Phase Transitions
本文提出三轴自旋压缩态，结合各向异性模型，实现了量子相变与高精度计量的统一。
2025-12-30 quant-ph
Optimal Control of Spin Squeezing in 2D Finite-Range Interacting Systems
State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室）；Center for Theoretical Physics & School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学物理与电子工程学院理论物理中心）
研究通过最优控制策略在二维XX模型中实现增强的自旋压缩，利用 rotor-spin-wave 理论克服计算瓶颈，优化单个集体横向磁场实现超过两轴扭曲基准的压缩增强。
2026-03-31 quant-ph
Generation and storage of spin squeezing via learning-assisted optimal control
自旋压缩的产生和存储是量子精密测量中一个引人注目的课题，也是量子力学的基础。实现自旋压缩的主要模型是单轴扭转模型和双轴扭转模型。在这里，我们考虑一个集体自旋系统耦合到玻色子场，并表明适当的常量值控制在这个模型中可以模拟这两个模型的动力学行为。更有趣的是，当控制是时变的时，可以获得更好的挤压性能，这是通过强化学习算法产生的。然而，如果涉及集体噪声，则该优点变得有限。为了解决这个问题，我们提出了一个四步策略，用于构建一种新型的组合控制，其中包括定值和时变控制，但在不同的时间间隔进行。与完全时变控制相比，组合控制不仅给出了随时间推移的压缩参数的可比较的最小值，而且还提供了更好的寿命和更大的压缩总量。此外，幅值形式的组合控制比全时变控制更简单和更稳定。因此，我们的方案是非常有希望在实际应用中，以提高压缩的产生和存储性能。
2021-02-26 quant-ph
Rebuilding of destroyed spin squeezing in noisy environments
研究了单轴驱动扭转方案下铁磁偶极自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋压缩过程，重点研究了噪声环境（杂散磁场）对自旋压缩的破坏作用.通过施加级联动态解耦脉冲序列和中等偏置磁场来抑制噪声环境的影响，我们在真实的实验条件下忠实地再现了自旋压缩过程。我们的抗噪声方法可用于在偶极自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中产生自旋压缩态，为实现海森堡极限量子精密测量提供了一条可行的途径
2017-11-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
