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中国科大提出双轴自旋压缩态新方案 可望在精密测量领域获得应用

中国科大提出双轴自旋压缩态新方案 可望在精密测量领域获得应用

中国科大郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在自旋压缩研究方面取得重要进展。该实验室周正威等在单个光学微腔中利用相位锁定技术,提出了产生双轴自旋压缩态的新方案。相关研究成果2月24日发表在《物理评论快报》上?[Phys.?Rev.?Lett.?118,?083604?(2017)]。

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自旋压缩态是量子测量领域一类非常重要的问题,在精密测量方面有重要的应用。自旋压缩态主要有两类??单轴自旋压缩态和双轴自旋压缩态。其中利用单轴自旋压缩态可以实现超越经典极限(测量精度正比于?,?是粒子数)的测量,即测量精度正比于?;利用双轴自旋压缩态则可以实现比单轴压缩更高的精度,达到海森堡极限(正比于?)。由于自旋压缩态在提高测量精度方面的重要性,自1993年在理论上提出来以后,吸引了研究人员非常多的努力。目前,人们在实验上已经实现了单轴自旋压缩态,但双轴自旋压缩态还未能在实验上制备出来。其主要原因是,相对于制备单轴自旋压缩态,产生双轴自旋压缩态需要更为复杂的非线性相互作用,而之前的理论方案都比较复杂,对实验技术都有着比较苛刻的要求,从而很难在目前的技术条件下实现。

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周正威和周祥发等人提出了一个更为简单的实现双轴自旋压缩态的新方案。他们在单个光学微腔中通过相干操控的方法,锁定原子与外加光场之间耦合的相位,在虚激发微腔模式的辅助下,实现了产生双轴自旋压缩态的非线性相互作用。

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他们通过数值模拟验证了此理论方案的可行性,以及在存在耗散情况下的稳定性,并研究了该方案的可扩展性??借助光子在两个耦合光学微腔间的隧穿,此方案还可以用于实现双模压缩态。这项研究成果在自旋压缩态研究方面有重要意义,为现阶段在实验上实现双轴自旋压缩态提供了新的可能性。

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中科院量子信息重点实验室博士生张永昌为文章的第一作者,这项工作得到国家基金委、中科院、科技部和教育部的资助。

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(中科院量子信息重点实验室、量子信息与量子科技前沿创新中心、科研部)?

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附文章链接:

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.083604

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