[發(fā)明專利]一種非厄米系統(tǒng)自旋壓縮態(tài)的制備方法

有效

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• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112994691B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳星;張升康;薛瀟博;趙環(huán);王暖讓;張璐;葛軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發(fā)明公開一種非厄米系統(tǒng)自旋壓縮態(tài)的制備方法，包括：提供一非厄米系統(tǒng)，所述非厄米系統(tǒng)具有其原子自旋態(tài)依賴于原子相互作用的能級結(jié)構(gòu)；向所述非厄米系統(tǒng)施加囚禁勢場，使原子被束縛于周期性的囚禁勢阱中，以得到原子的雙占據(jù)態(tài)；通過光締合將原子從雙占據(jù)態(tài)變到分子態(tài)，記錄來自所述囚禁勢阱的自旋波動信號，從所述自旋波動信號中確定自旋壓縮的變化情況；根據(jù)所述自旋壓縮的變化情況，測量自旋壓縮參數(shù)最小時的自旋壓縮性質(zhì)，以產(chǎn)生自旋壓縮態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點是：實現(xiàn)簡單，不僅未破壞自旋壓縮態(tài)，反而維持了自旋壓縮效應(yīng)穩(wěn)定，具有反直覺的物理效應(yīng)，能夠應(yīng)用于光學(xué)原子頻標(biāo)中，突破量子系統(tǒng)的測量極限。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子精密測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種非厄米系統(tǒng)自旋壓縮態(tài)的制備方法。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，實驗上實現(xiàn)了對原子、離子及分子等微觀粒子的精確操控。微觀 粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易受外界干擾，以微觀粒子的穩(wěn)定物理特性作為精密測量的基礎(chǔ)，將 物理量的測量精度極大程度提升。基于這樣的精密操控技術(shù)，量子精密測量推動了計量技術(shù) 革新，對國家社會發(fā)展、國民經(jīng)濟及國防事業(yè)都起到了至關(guān)重要的作用。

自旋壓縮態(tài)是一種多體糾纏態(tài)，作為量子糾纏的一種手段，能夠應(yīng)用于量子信息的糾纏 態(tài)制備。

傳統(tǒng)的原子系統(tǒng)采用厄米的哈密頓量表示，開放系統(tǒng)由于與外界環(huán)境的相互作用，需采 用非厄米哈密頓量表示，而采用非厄米哈密頓量表示的系統(tǒng)為非厄米系統(tǒng)。非厄米系統(tǒng)在光 學(xué)等體系相繼實現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了許多新量子相變以及新奇的拓?fù)鋺B(tài)等。

通常來講，非厄米系統(tǒng)表征了退相干和外界環(huán)境干擾等，能夠引起系統(tǒng)耗散，導(dǎo)致狀態(tài) 不穩(wěn)定甚至被破壞，因非厄米系統(tǒng)的研究更貼近實際系統(tǒng)，對實際實驗中的狀態(tài)穩(wěn)定及保持 至關(guān)重要。在新國際單位制的七個基本物理量中，除摩爾之外其他六個國際單位均以“秒” 為基礎(chǔ)，原子頻標(biāo)以原子內(nèi)部能級躍遷的頻率作為鑒頻信號來測量時間，獲得了超高精度的 時間標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，基于光學(xué)頻段的光頻標(biāo)測量不確定度達到了10^-19量級，逼近標(biāo)準(zhǔn)量子 極限。壓縮效應(yīng)能夠進一步突破該極限，實現(xiàn)更高精度的精密測量，壓縮效應(yīng)包括光壓縮、 自旋壓縮、相位壓縮等等。其中，自旋壓縮特別適用于利用原子系統(tǒng)的量子精密測量，多分 量自旋系統(tǒng)表征了多能級的原子系統(tǒng)。因此，亟待一種非厄米系統(tǒng)產(chǎn)生自旋壓縮態(tài)，并維持 自旋壓縮效應(yīng)、糾纏效應(yīng)穩(wěn)定存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非厄米系統(tǒng)自旋壓縮態(tài)的制備方法，解決維持自旋壓縮效應(yīng)、 糾纏效應(yīng)穩(wěn)定存在的問題。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種非厄米系統(tǒng)自旋壓縮態(tài)的制備方法，其特征在于，包括：

提供一非厄米系統(tǒng)，所述非厄米系統(tǒng)具有其原子自旋態(tài)依賴于原子相互作用的能級結(jié)構(gòu)；

向所述非厄米系統(tǒng)施加囚禁勢場，使原子被束縛于周期性的囚禁勢阱中，以得到原子的 雙占據(jù)態(tài)；

通過光締合將原子從雙占據(jù)態(tài)變到分子態(tài)，記錄來自所述囚禁勢阱的自旋波動信號，從 所述自旋波動信號中確定自旋壓縮的變化情況；

根據(jù)所述自旋壓縮的變化情況，測量自旋壓縮參數(shù)最小時的自旋壓縮性質(zhì)，以產(chǎn)生自旋 壓縮態(tài)。

進一步地，所述自旋壓縮參數(shù)為垂直于平均自旋方向時的最小自旋波動與自旋平均值的 比值。

進一步地，所述非厄米系統(tǒng)為三維冷原子系統(tǒng)。

進一步地，向所述非厄米系統(tǒng)施加囚禁勢場，包括：在x、y和z三個方向?qū)湓邮┘?囚禁勢場。

進一步地，所述能級結(jié)構(gòu)采用超精細(xì)能級。

進一步地，所述原子自旋態(tài)包括自旋向上狀態(tài)，位于超精細(xì)能級的上能級。

進一步地，所述原子自旋態(tài)包括自旋向下狀態(tài)，位于超精細(xì)能級的下能級。