使用纠缠多光子态与量子存储器进行量子时钟干涉测量中的引力时间膨胀效应
引力时间膨胀效应表明,处于不同高度的时钟会累积不同的本征时间。该研究团队设计了一种基于量子存储的时钟干涉仪:将频率分箱的光子钟存入两个垂直分离的量子存储器中持续可控时长,使量子态在两种本征时间的叠加态中演化。光子模式经检索后会在Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉仪中发生干涉,研究人员推导出了多光子检测统计量的解析表达式。通过将这种HOM方案从纠缠光子对扩展到频率纠缠的2N光子输入,该工作证明与双光子情况相比,依赖本征时间的相位会被放大N倍,导致干涉信号的坍缩-复苏速度加快N倍。在考虑存储器有限效率和寿命的情况下,团队确定了可观测到这种调制的参数区间。对于已实现的铷/铯量子存储器参数和可实现的光学频率间隔,在10-100米高度差和亚秒至数秒存储时间下可观测到首次信号坍缩;若采用稀土离子与碱金属存储器的组合方案,则可将所需高度差缩小至数米量级。这些结果为在光子平台上观测引力时间膨胀驱动的纠缠态动力学确立了近期可实现实验室条件。
量科快讯
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