Wstęp do interferometrii atomowej

• Autorzy: Chwedeńczuk J.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metrologia kwantowa to dynamicznie rozwijająca się dziedzina fizyki. U jej podstaw leży pytanie, w jakim stopniu wykorzystanie zjawisk kwantowych może się przyczynić do poprawy dokładności pomiarowej. Wydawać by się mogło, że jest to zagadnienie techniczne, które zainteresuje wyłącznie fizyków zajmujących się pracą w laboratorium - i tylko tych spośród nich, którzy stawiają sobie za cel wyśrubowanie dokładności pomiarowej. Innymi słowy, w tak postawionym problemie trudno się doszukiwać istotnych związków między fundamentami mechaniki kwantowej a wynikami konkretnych badań doświadczalnych. Jest jednak przeciwnie - współczesna metrologia, a w szczególności jej aspekt interferometryczny - okazują się wiele wnosić w nasze zrozumienie podstaw teorii kwantów. Omówimy teraz na prostym przykładzie, jakie są podstawowe pojęcia występujące w tej dziedzinie. Pozwoli to nam ocenić wagę metrologii i interferometrii kwantowej we współczesnej fizyce.

Słowa kluczowe

PL

metrologia kwantowa; zjawiska kwantowe; dokładność pomiaru

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Fizyczne
• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 67, z. 4
• Strony: 162--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Chwedeńczuk J.

• Instytut Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

Bibliografia

• [1] Jürgen Appel, Patrick Joachim Windpassinger, Daniel Oblak, U Busk Hoff, Niels Kjaergaard, and Eugene Simon Polzik, Mesoscopic atomic entanglement for precision measurements beyond the standard quantum limit, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 106(27):10960—10965, 2009.
• [2] Tarik Berrada, Sandrine van Frank, Robert Biicker, Thorsten Schumm, J-F Schaff, and Jörg Schmiedmayer, Integrated mach-zehnder interferometer for bose-einstein condensates, Nat. Commun., 4, 2013.
• [3] M. Bonneau, J. Ruaudel, R. Lopes, J.-C. Jaskula, A. Aspect, D. Boiron, and C. I. Westbrook, Tunable source of correlated atom beams, Phys. Rev. A, 87:061603, Jun 2013.
• [4] J B Brask, R Chaves, and J Kołodyński, Improved quantum magnetometry beyond the standard quantum limit, arXiv:1411.0716.
• [5] Samuel L Braunstein and Carlton M Caves, Statistical distance and the geometry of quantum states, Phys. Rev. Lett., 72(22):3439-3443,1994.
• [6] David C. Burnham and Donald L. Weinberg, Observation of simultaneity in parametric production of optical photon pairs, Phys. Rev. Lett., 25:84-87,1970.
• [7] |. Chwedeńczuk, F. Piazza, and A. Smerzi, Multipath interferometer with ultracold atoms trapped in an optical lattice, Phys. Rev. A, 87:033607, 2013.
• [8] Rafał Demkowicz-Dobrzański, Jan Kołodyński, and Màdâlin Gutâ, The elusive heisenberg limit in quantum-enhanced metrology, Nature communications, 3:1063, 2012.
• [9] J Esteve, C Gross, A Weller, S Giovanazzi, and MK Oberthaler, Squeezing and entanglement in a bose-einstein condensate, Nature (London), 455(7217):1216—1219, 2008.
• [10] Karol Gietka and Jan Chwedeńczuk, Atom interferometer in a double-well potential, Phys. Rev. A, 90:063601, Dec 2014.
• [11] Christian Gross, Tilman Zibold, Eike Nicklas, Jerome Esteve, and Markus K Oberthaler, Nonlinear atom interferometer surpasses classical precision limit, Nature (London), 464(7292):1165-1169, 2010.
• [12] A.S. Holevo, Probabilistic and Statistical Aspects of Qu-antum Theory, Publications of Scuola Normale Superiore, 2011.
• [13] P. Hyllus, L. Pezzé, and A. Smerzi, Entanglement and sensitivity in precision measurements with states of a fluctuating number of particles, Phys. Rev. Lett., 105:120501, Sep 2010.
• [14] Masahiro Kitagawa and Masahito Ueda, Squeezed spin states, Phys. Rev. A, 47(6A):5138-5143,1993.
• [15] Paul G. Kwiat, Klaus Mattie, Harald Weinfurter, Anton Zeilinger, Alexander V. Sergienko, and Yanhua Shih, New highintensity source of polarization-entangled photon pairs, Phys. Rev. Lett., 75:4337-4341,1995.
• [16] B. Lücke, M. Scherer, J. Kruse, L. Pezze, F. Deuretzbacher, P. Hyllus, O. Topic, J. Peise, W. Ertmer, J. Arlt, L. Santos, A. Smerzi, and C. Klempt, Twin matter waves for interferometry beyond the classical limit, Science, 334:773, 2011.
• [17] K. Pawłowski, D. Spehner, A. Minguzzi, and G. Ferrini, Macroscopic superpositions in bose-josephson junctions: Controlling decoherence due to atom losses, Phys. Rev. A, 88:013606, 2013.
• [18] Luca Pezze and Augusto Smerzi, Entanglement, nonlinear dynamics, and the heisenberg limit, Phys. Rev. Lett., 102(10):100401, 2009.
• [19] Max F Riedel, Pascal Böhi, Yun Li, Theodor W Hänsch, Alice Sinatra, and Philipp Treutlein, Atom-chip-based generation of entanglement for quantum metrology, Nature (London), 464(7292):1170-1173, 2010.
• [20] Helmut Strobel, Wolfgang Muessel, Daniel Linnemann, Tilman Zibold, David B. Hume, Luca Pezze, Augusto Smerzi, and Markus K. Oberthaler, Fisher information and entanglement of non-gaussian spin states, Science, 345(6195):424-427, 2014.
• [21] P. Szańkowski, M. Trippenbach, and J. Chwedeńczuk, Parameter estimation in memory-assisted noisy quantum interferometry, Phys. Rev. A, 90:063619, 2014.
• [22] T Wasak, P Szańkowski, and J Chwedeńczuk, Interferometry with independently prepared bose-einstein condensates, Phys. Rev. A, 91(4):043619, 2015.
• [23] DJ Wineland, JJ Bollinger, WM Itano, and DJ Heinzen, Squeezed atomic states and projection noise in spectroscopy, Phys. Rev. A, 50(1):67,1994.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).