Вышедшие номера
Проекционный спиновый шум в оптических квантовых датчиках на тепловых атомах
Переводная версия: 10.1134/S1063784220080204
РФФИ, 19-52-12054
РФФИ, 19-29-10004
Вершовский А.К. 1, Дмитриев С.П.1, Козлов Г.Г.2, Пазгалев А.С.1, Петренко М.В.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Лаборатория оптики спина, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: antver@mail.ioffe.ru, sergei.dmitriev@mail.ioffe.ru, g.kozlov@spbu.ru, anatoly.pazgalev@mail.ioffe.ru, m.petrenko@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 27 декабря 2019 г.
В окончательной редакции: 10 марта 2020 г.
Принята к печати: 10 марта 2020 г.
Выставление онлайн: 21 апреля 2020 г.

Теоретически и экспериментально исследованы принципиальные ограничения, накладываемые спиновыми или атомными квантовыми проекционными шумами на чувствительность оптических квантовых датчиков на тепловых атомах (к этому классу устройств относятся стандарты частоты, магнитометры и гироскопы, использующие оптическое детектирование электронного парамагнитного резонанса). Продемонстрирован эффект роста среднеквадратичной амплитуды проекционного шума в магнитометрической схеме под воздействием сильной оптической накачки, предложено и экспериментально подтверждено его объяснение --- показано, что в широком диапазоне мощностей накачки этот эффект объясняется инвариантностью интегральной мощности проекционного шума по отношению к ширине линии магнитного резонанса. Проведено экспериментальное исследование параметров проекционного шума в магнитометрическом квантовом датчике, даны рекомендации по оптимизации параметров датчика. Ключевые слова: спиновый проекционный шум, оптически детектируемый магнитный резонанс, квантовый датчик, квантовый магнитометр, стандарт частоты, ядерный магнитный гироскоп.
  1. Budker D., Romalis M. // Nature Phys. 2007. Vol. 3. P. 227--234. DOI: 10.1038/nphys566
  2. Vanier J. et al. // IEEE Trans. Instrum. Meas. 2003. Vol. 52. N 3. P. 822--831. DOI: 10.1109/TIM.2003.814687
  3. Александров Е.Б., Вершовский А.К. // УФН. 2009. Т. 179. Вып. 6. С. 605--637. DOI: 10.3367/UFNr.0179.200906f.0605 [ Aleksandrov E.B., Vershovskii A.K. // Phys. Uspekhi. 2009. Vol. 52. N 6. P. 573--601.] DOI: 10.3367/UFNe.0179.200906f.0605
  4. Walker T., Larsen M. // Adv. Mol. Opt. Phys. 2016. Vol. 65. P. 373--401. DOI: 10.1016/bs.aamop.2016.04.002
  5. Vershovskii A.K. et al. // Gyroscopy Navig. 2018. Vol. 9. N 3. P. 162--176. DOI: 10.1134/S2075108718030100
  6. Itano W.M. et al. // Phys. Rev. A. 1995. Vol. 47. N 5. P. 3554--3570. DOI: 10.1103/PhysRevA.47.3554
  7. Zapasskii V.S. // Adv. Opt. Photon. 2013. Vol. 5. N 2. P. 131--168. DOI: 10.1364/AOP.5.000131
  8. Wineland D.J. et al. // Phys. Rev. A. 1994. Vol. 50. N 1. P. 67--88. DOI: 10.1103/PhysRevA.50.67
  9. Geremia J., Stockton J.K., Mabuchi H. // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 94. N 20. P. 203002. DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.203002
  10. Sewell R.J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 109. N 25. P. 253605. DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.253605
  11. Hosten O. et al. // Nature. 2016. Vol. 529. N 7587. P. 505--508. DOI: 10.1038/nature16176
  12. Александров и др. // Опт. и cпектр. 1995. Т. 78. N 2. С. 325--332. [ Aleksandrov E.B. et al. // Opt. spectr. 1995. Vol. 78. P. 292--298.]
  13. Ossadtchi A.E. et al. // IEEE Proceedings. International Conference on Laser Optics (ICLO 2018). St.Petersburg, 2018. P. 543--543
  14. Geremia J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 91. N 25. P. 250801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.91.250801
  15. Auzinsh M. et al. // Phys. Rev. Lett. 2004. Vol. 93. N 17. P. 173002. DOI: 10.1103/PhysRevLett.93.173002
  16. Dong H.-F. et al. // Chin. Phys. Lett. 2019. Vol. 36. N 2. P. 020701. DOI: 10.1088/0256-307X/36/2/020701
  17. Wasilewski W. et al. // Phys. Rev. Lett. 2010. Vol. 104. N 13. P. 133601. DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.133601
  18. Shah V., Vasilakis G., Romalis M.V. // Phys. Rev. Lett. 2010. Vol. 104. N 1. P. 013601. DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.013601
  19. Aleksandrov E.B., Vershovskiy A.K. In "Optical magnetometry" / Ed. by D. Budker, D.F.J. Kimball. Cambridge: Cambridge University Press, 2013. P. 60--84
  20. Вершовский А.К., Пазгалев А.С. // ЖТФ. 2008. Т. 78. Вып. 5. С. 116--124. [ Vershovskii A.K., Pazgalev A.S. // Tech. Phys. 2008. Vol. 53. N 5. P. 646--654. https://doi.org/10.1134/S1063784208050198]
  21. Dammeier L., Schwonnek R., Werner R.F. // New J. Phys. 2015. Vol. 17. N 9. P. 093046
  22. Happer W. // Rev. Mod. Phys. 1972. Vol. 44. N 2. P. 169--249. DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.44.169
  23. Будкер Д., Кимбелл Д., Де Милль Д. Атомная физика. Освоение через задачи / Пер. с англ. под ред. Е.Б. Александрова. М.: Физматлит, 2009. 400 с. [ Budker D., Kimball D.F., DeMille D.P. An Exploration Through Problems and Solutions. Oxford University Press, 2003.]
  24. Anderson L.W. et al. // Phys. Rev. 1960. Vol. 120. N 4. P. 1279--1289. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.120.1279
  25. Seltzer S.J. Developments in Alkali-Metal Atomic Magnetometry / Ph.D. Thesis. Princeton University Princeton, NJ, USA, 2008. 312 p
  26. Bhaskar N.D. et al. // Phys. Rev. A. 1981. Vol. 23. N 6. P. 3048--3064. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevA.23.3048
  27. Scholtes T. et al. // Phys. Rev. A. 2011. Vol. 84. N 4. P. 043416. DOI: 10.1103/PhysRevA.84.043416
  28. Allred J.C. et al. // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 89. N 13. P. 130801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.89.130801
  29. Lee S.-K. // https://arxiv.org/abs/0804.3585. 2008
  30. Попов Е.Н. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2018. Т. 108. Вып. 8. С. 543--548. DOI: 10.1134/S0370274X18200043 [ Popov E.N. et al. // JETP Lett. 2018. Vol. 108. N 8. P. 513--518. DOI: 10.1134/S0021364018200122]

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.