利用领结型腔体实现纠缠增强型原子干涉测量技术

原子干涉仪是精密测量和基础物理测试中最灵敏的仪器之一。然而,当采用非关联原子系综时,其性能最终受限于量子投影噪声。腔辅助纠缠态的产生已被证明是超越标准量子极限、实现量子增强干涉测量的一条有前景的途径。在这项工作中,该团队展示并表征了一种单片式弓形腔,旨在实现与锶原子的强集体原子-光耦合。与传统的驻波法布里-珀罗谐振腔不同,弓形腔的行波几何结构在整个原子系综上提供了均匀的原子-光耦合,使其特别适用于与自由下落原子结合的纠缠增强型原子干涉测量。该单片式腔体架构具有多项科学相关特性,例如高机械稳定性、高精细度、抗反射镜失调能力、光学和原子可及性,以及通过不同策略生成压缩态的选择。该腔体设计用于在689 nm波长的锶 \((5s^2) ^1S_0-(5s5p) ^3P_1\) 跃迁上工作,实现了精细度 \(\mathcal{F}=5.7\times 10^4\),同时保持单个反射镜的透射率足够大,以便高效提取原子信息。在此几何结构中,该腔体支持两个焦点,其束腰分别为164 μm和31 μm,从而可进入不同的原子-腔耦合机制。对于包含多达 \(10^5\) 个原子的系综,该腔体预计能够通过腔反馈压缩实现接近24 dB的自旋压缩计量增益,并通过量子非破坏性测量实现28 dB的增益,展示了其作为下一代量子增强原子干涉仪平台的潜力。
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提交arXiv: 2026-06-17 00:01

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