利用SU(1,1)干涉仪中的里德伯原子实现超越标准量子极限的矢量偏振测量
矢量偏振测量是基于里德伯原子传感的重要应用前沿。尽管以往研究主要集中于开发新颖的测量方案,但高灵敏度矢量偏振测量仍是一个悬而未决的问题。本文提出了一种用于高灵敏度探测射频电场偏振方向的理论框架,该框架尤其适用于弱场探测。在静磁场条件下,里德伯原子塞曼子能级与射频电场偏振分量之间的耦合不对称性,使得偏振角能够通过原子吸收指数来确定,该吸收指数通过将里德伯原子系统集成到SU(1,1)干涉仪中并采用零差探测获得。本文推导了偏振角的灵敏度及其对应的标准量子极限和量子克拉美-罗界。研究结果表明,在宽角度范围内,使用双相干态或相干态与压缩真空态的联合输入,其灵敏度均能超越标准量子极限。值得注意的是,最优灵敏度可达到 \SI{e-6}{\degree} 以下,且在大部分角度域内灵敏度均优于 \SI{e-3}{\degree}。该工作为高精度矢量偏振测量奠定了基础,从而推动了基于里德伯原子的量子传感技术的发展,并深化了对光-物质相互作用的理解。

