РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 25.03.2011   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


25.03.2011

Interaction-based quantum metrology showing scaling beyond the Heisenberg limit





Journal name:

Nature

Volume:

471,

Pages:

486–489

Date published:

(24 March 2011)

DOI:

doi:10.1038/nature09778


Received


Accepted


Published online







Quantum metrology aims to use entanglement and other quantum resources to improve precision measurement1. An interferometer using N independent particles to measure a parameter can achieve at best the standard quantum limit of sensitivity, δ N−1/2. However, using N entangled particles and exotic states2, such an interferometer3 can in principle achieve the Heisenberg limit, δ N−1. Recent theoretical work4, 5, 6 has argued that interactions among particles may be a valuable resource for quantum metrology, allowing scaling beyond the Heisenberg limit. Specifically, a k-particle interaction will produce sensitivity δ Nk with appropriate entangled states and δ N−(k−1/2) even without entanglement7. Here we demonstrate ‘super-Heisenberg’ scaling of δ N−3/2 in a nonlinear, non-destructive8, 9 measurement of the magnetization10, 11 of an atomic ensemble12. We use fast optical nonlinearities to generate a pairwise photon–photon interaction13 (corresponding to k = 2) while preserving quantum-noise-limited performance7, 14. We observe super-Heisenberg scaling over two orders of magnitude in N, limited at large numbers by higher-order nonlinear effects, in good agreement with theory13. For a measurement of limited duration, super-Heisenberg scaling allows the nonlinear measurement to overtake in sensitivity a comparable linear measurement with the same number of photons. In other situations, however, higher-order nonlinearities prevent this crossover from occurring, reflecting the subtle relationship between scaling and sensitivity in nonlinear systems. Our work shows that interparticle interactions can improve sensitivity in a quantum-limited measurement, and experimentally demonstrates a new resource for quantum metrology.


ftp://server.ihim.uran.ru/localfiles/nature09778.pdf





Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок