РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 06.05.2011   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


06.05.2011

Single-ion quantum lock-in amplifier





Journal name:

Nature

Volume:

473,

Pages:

61–65

Date published:

(05 May 2011)

DOI:

doi:10.1038/nature10010


Received


Accepted


Published online







Quantum metrology1 uses tools from quantum information science to improve measurement signal-to-noise ratios. The challenge is to increase sensitivity while reducing susceptibility to noise, tasks that are often in conflict. Lock-in measurement is a detection scheme designed to overcome this difficulty by spectrally separating signal from noise. Here we report on the implementation of a quantum analogue to the classical lock-in amplifier. All the lock-in operations—modulation, detection and mixing—are performed through the application of non-commuting quantum operators to the electronic spin state of a single, trapped Sr+ ion. We significantly increase its sensitivity to external fields while extending phase coherence by three orders of magnitude, to more than one second. Using this technique, we measure frequency shifts with a sensitivity of 0.42HzHz−1/2 (corresponding to a magnetic field measurement sensitivity of 15pTHz−1/2), obtaining an uncertainty of less than 10mHz (350fT) after 3,720 seconds of averaging. These sensitivities are limited by quantum projection noise and improve on other single-spin probe technologies2, 3 by two orders of magnitude. Our reported sensitivity is sufficient for the measurement of parity non-conservation4, as well as the detection of the magnetic field of a single electronic spin one micrometre from an ion detector with nanometre resolution. As a first application, we perform light shift spectroscopy of a narrow optical quadrupole transition. Finally, we emphasize that the quantum lock-in technique is generic and can potentially enhance the sensitivity of any quantum sensor.


ftp://server.ihim.uran.ru/localfiles/nature10010.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