×

Serwis używa ciasteczek ("cookies") i podobnych technologii m.in. do utrzymania sesji i w celach statystycznych. • Ustawienia przeglądarki dotyczące obsługi ciasteczek można swobodnie zmieniać. • Całkowite zablokowanie zapisu ciasteczek na dysku komputera uniemożliwi logowanie się do serwisu. • Więcej informacji: Polityka cookies OPI PIB

×

Regulamin korzystania z serwisu PBN znajduję się pod adresem: Regulamin serwisu

Szukaj wśród:
Dane publikacji

Many-body effects in quantum metrology

Artykuł
Czasopismo : NEW JOURNAL OF PHYSICS   Tom: 21, Zeszyt: 5, Strony: 053031
Jan Czajkowski [1] , Krzysztof Pawłowski [2] , Rafał Demkowicz-Dobrzański [3]
2019-05 angielski
Link do publicznie dostępnego pełnego tekstu
Identyfikatory
-
Cechy publikacji
-
  • Oryginalny artykuł naukowy
  • Zrecenzowana naukowo
Tłumaczenie tytułu
-
Efekty wielociałowe w kwantowej metrologii
Dyscypliny naukowe
-
Fizyka
Abstrakty ( angielski )
-
We study the impact of many-body effects on the fundamental precision limits in quantum metrology. On the one hand such effects may lead to nonlinear Hamiltonians, studied in the field of nonlinear quantum metrology, while on the other hand they may result in decoherence processes that cannot be described using single-body noise models. We provide a general reasoning that allows to predict the fundamental scaling of precision in such models as a function of the number of atoms present in the system. Moreover, we describe a computationally efficient approach that allows for a simple derivation of quantitative bounds. We illustrate these general considerations by a detailed analysis of fundamental precision bounds in a paradigmatic atomic interferometry experiment with standard linear Hamiltonian but with both single and two-body losses taken into account—a model which is motivated by the most recent Bose–Einstein condensate magnetometry experiments. Using this example we also highlight the impact of the atom number super-selection rule on the possibility of protecting interferometric protocols against decoherence.
Pełny tekst
-
  1. Rodzaj tekstu: Pierwotna wersja autorska
  2. Licencja: Creative Commons BY 3.0 PL
  3. Pliki
    1. Many_body_effects.pdf, 2 922 kB Pobierz plik
Bibliografia
-
  1. Giovannetti V, Lloyd S and Maccone L 2011 Nat. Photon. 5 222–9
  2. Demkowicz-Dobrzański R, Jarzyna M and Kołodyński J 2015 Progress in Optics (Amsterdam: Elsevier) pp 343–435
  3. Toth G and Apellaniz I 2014 J. Phys. A: Math. Theor. 47 424006
  4. Pezzè L, Smerzi A, Oberthaler M K, Schmied R and Treutlein P 2018 Rev. Mod. Phys. 90 035005
  5. Wasilewski W, Jensen K, Krauter H, Renema J J, Balabas M V and Polzik E S 2010 Phys. Rev. Lett. 104 133601
  6. Lücke B et al 2011 Science 334 773
  7. Ockeloen C F, Schmied R, Riedel M F and Treutlein P 2013 Phys. Rev. Lett. 111 143001
  8. Kruse I et al 2016 Phys. Rev. Lett. 117 143004
  9. Schnabel R 2017 Phys. Rep. 684 1–51
  10. Caves C M 1981 Phys. Rev. D 23 1693–708
  11. Huelga S F, Macchiavello C, Pellizzari T, Ekert A K, Plenio M B and Cirac J I 1997 Phys. Rev. Lett. 79 3865–8
  12. Escher B M, de Matos Filho R L and Davidovich L 2011 Nat. Phys. 7 406–11
  13. Demkowicz-Dobrzański R, Kołodyński J and Guţă M 2012 Nat. Commun. 3 1063
  14. Knysh S I, Chen E H and Durkin G A 2014 arXiv:1402.0495
  15. Sekatski P, Skotiniotis M, Kołodyński J and Dür W 2017 Quantum 1 27
  16. Demkowicz-Dobrzański R, Czajkowski J and Sekatski P 2017 Phys. Rev. X 7 041009
  17. Zhou S, Zhang M, Preskill J and Jiang L 2018 Nat. Commun. 9 78
  18. LIGO Collaboration 2011 Nat. Phys. 7 962–5
  19. LIGO Collaboration 2013 Nat. Photon. 7 613–9
  20. Demkowicz-Dobrzański R, Banaszek K and Schnabel R 2013 Phys. Rev. A 88 041802(R)
  21. Kołodyński J and Demkowicz-Dobrzański R 2013 New J. Phys. 15 073043
  22. Breuer H P and Petruccione F 2002 The Theory of Open Quantum Systems (Oxford: Oxford University Press)
  23. Bollinger J J, Itano W M, Wineland D J and Heinzen D J 1996 Phys. Rev. A 54 R4649–52
  24. Macieszczak K, Fraas M and Demkowicz-Dobrzański R 2014 New J. Phys. 16 113002
  25. Smirne A, Kołodyński J, Huelga S F and Demkowicz-Dobrzański R 2016 Phys. Rev. Lett. 116 120801
  26. Demkowicz-Dobrzański R and Maccone L 2014 Phys. Rev. Lett. 113 250801
  27. Laurenza R, Lupo C, Spedalieri G, Braunstein S L and Pirandola S 2018 Quantum Meas. Quantum Metrol. 5 1–12
  28. Helstrom C W 1976 Quantum Detection and Estimation Theory (New York: Academic)
  29. Fujiwara A and Imai H 2008 J. Phys. A: Math. Theor. 41 255304
  30. Boixo S, Flammia S T, Caves C M and Geremia J 2007 Phys. Rev. Lett. 98 090401
  31. Luis A 2007 Phys. Rev. A 76 035801
  32. Boixo S, Datta A, Davis M J, Flammia S T, Shaji A and Caves C M 2008 Phys. Rev. Lett. 101 040403
  33. Choi S and Sundaram B 2008 Phys. Rev. A 77 053613
  34. Napolitano M and Mitchell M 2010 New J. Phys. 12 093016
  35. Gross C, Zibold T, Nicklas E, Esteve J and Oberthaler M K 2010 Nature 464 1165–9
  36. Hall M J and Wiseman H M 2012 Phys. Rev. X 2 041006
  37. Joo J, Park K, Jeong H, Munro W J, Nemoto K and Spiller T P 2012 Phys. Rev. A 86 043828
  38. Sewell R J, Napolitano M, Behbood N, Colangelo G, Ciurana F M and Mitchell M W 2014 Phys. Rev. X 4 021045
  39. Beau M and del Campo A 2017 Phys. Rev. Lett. 119 010403
  40. Braun D, Adesso G, Benatti F, Floreanini R, Marzolino U, Mitchell M W and Pirandola S 2018 Rev. Mod. Phys. 90 035006
  41. Knill E and Laflamme R 1997 Phys. Rev. A 55 900–11
  42. Leung D W, Nielsen M A, Chuang I L and Yamamoto Y 1997 Phys. Rev. A 56 2567–73
  43. Riedel F, Böhi P, Yun L, Hänsch T W, Sinatra A and Treutlein P 2010 Nature 464 1170
  44. Esteve J, Gross C, Weller A, Giovanazzi S and Oberthaler M K 2008 Nature 455 1216
  45. Maussang K, Marti G E, Schneider T, Treutlein P, Li Y, Sinatra A, Long R, Estève J and Reichel J 2010 Phys. Rev. Lett. 105 080403
  46. Berrada T, van Frank S, Bücker R, Schumm T, Schaff J F, Schmiedmayer J, Julía-Díaz B and Polls A 2016 Phys. Rev. A 93 063620
  47. Fraïsse J M E, Baak J G and Fischer R U 2018 arXiv:1809.08093
  48. Ho T L and Shenoy V B 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3276–9
  49. Esry B D, Greene C H, Burke J P Jr and Bohn J L 1997 Phys. Rev. Lett. 78 3594–7
  50. Sinatra A and Castin Y 1998 Eur. Phys. J. D 4 247–60
  51. Gaunt A L, Schmidutz T F, Gotlibovych I, Smith R P and Hadzibabic Z 2013 Phys. Rev. Lett. 110 200406
  52. Mukherjee B, Yan Z, Patel P B, Hadzibabic Z, Yefsah T, Struck J and Zwierlein M W 2017 Phys. Rev. Lett. 118 123401
  53. Dalibard J, Castin Y and Mølmer K 1992 Phys. Rev. Lett. 68 580–3
  54. Pawlowski K, Spehner D, Minguzzi A and Ferrini G 2013 Phys. Rev. A 88 013606
  55. Pawłowski K, Fadel M, Treutlein P, Castin Y and Sinatra A 2017 Phys. Rev. A 95 063609
  56. Kurkjian H, Pawłowski K and Sinatra A 2017 Phys. Rev. A 96 013621
  57. Yun L, Treutlein P, Reichel J and Sinatra A 2009 Eur. Phys. J. B 68 365–81
Zacytuj dokument
-