多粒子纠缠是实现量子传感器基本精度极限的关键资源。光学原子钟Optical atomic clocks是当前频率精度技术的发展水平,也是纠缠增强计量学迅速崛起的焦点领域。为原子阵列信息处理开发的高保真纠缠门,以增强具有微观控制和检测功能的镊子钟,为利用高度纠缠的量子态,以提升光学时钟,提供了一条很有前景的途径。近日,美国 科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder )/美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology) Alec Cao、Adam M. Kaufman等,在Nature上发文,开发并使用一系列多量子比特Rydberg门,生成Greenberger–Horne–ZeilingerGHZ类型的薛定谔猫态,在可编程原子阵列中,具有多达9个光学时钟量子比特。
在足够短的暗时间原子-激光比较中,使用高达四个量子比特GHZ态证明,低于标准量子极限standard quantum limit (SQL) 的分数频率不稳定性。然而,因为减小的动态范围,相比于未纠缠的原子,单一尺寸GHZ态不能在最佳暗时间提高可实现的时钟精度。为了克服这一障碍,同时准备了一个大小可变的GHZ态级联,以在扩展的间隔上,执行明确的相位估计。这些结果表明,接近光学原子钟精度的海森堡限制标度的关键构建单元。
Multi-qubit gates and Schrödinger cat states in an optical clock.
光学钟中,多量子比特门和薛定谔猫态。
文献链接
Cao, A., Eckner, W.J., Lukin Yelin, T. et al. Multi-qubit gates and Schrödinger cat states in an optical clock. Nature 634, 315–320 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07913-z
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07913-z
本文译自Nature。
来源:今日新材料
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