纠缠光学原子钟的基本量子网络
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2022-09-08 16:22:30
摘要 光学原子钟是我们测量时间和频率的最精确工具1，2，3 不同位置的时钟之间的精确频率比较使人们能够探测基本常数的时空变化4，5和暗物质的性
光学原子钟是我们测量时间和频率的最精确工具1，2，3.不同位置的时钟之间的精确频率比较使人们能够探测基本常数的时空变化4，5和暗物质的性质6，7，以执行大地测量8，9，10并评估系统时钟偏移。
独立系统上的测量受到标准量子极限的限制;对纠缠系统的测量可以超过标准的量子极限，达到量子理论允许的极限精度——海森堡极限。尽管局部纠缠操作在微观距离上已经证明了这种增强11，12，13，14，15，16，远程原子钟之间的比较需要在没有固有相互作用的系统之间快速产生高保真纠缠。
在这里，我们报告光子链接的使用17，18纠缠二88由宏观距离隔开的Sr离子+19(约2 m)以演示纠缠光学时钟的基本量子网络。为了比较离子之间的频率，我们发现纠缠将测量不确定性降低了近2–√，为海森堡极限预测的值。
今天的光学时钟通常受到探头激光器去相位的限制20;在这种制度下，我们发现与传统的相关光谱技术相比，纠缠使测量不确定度降低2倍20，21，22.我们演示了这种增强功能，用于测量应用于其中一个时钟的频移。这个双节点网络可以扩展到其他节点23，到其他种类的被捕获粒子，或者 - 通过局部操作 - 到更大的纠缠系统。
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