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Spin-motion entanglement and state diagnosis with squeezed oscillator wavepackets

机译：压缩振荡器波包的自旋运动纠缠和状态诊断

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摘要

Mesoscopic superpositions of distinguishable coherent states provide an analogue of the 'Schrodinger's cat' thought experiment(1,2). For mechanical oscillators these have primarily been realized using coherent wavepackets, for which the distinguishability arises as a result of the spatial separation of the superposed states(3-5). Here we demonstrate superpositions composed of squeezed wavepackets, which we generate by applying an internal-state-dependent force to a single trapped ion initialized in a squeezed vacuum state with nine decibel reduction in the quadrature variance. This allows us to characterize the initial squeezed wavepacket by monitoring the onset of spin-motion entanglement, and to verify the evolution of the number states of the oscillator as a function of the duration of the force. In both cases we observe clear differences between displacements aligned with the squeezed and anti-squeezed axes. We observe coherent revivals when inverting the state-dependent force after separating the wavepackets by more than 19 times the ground-state root mean squared extent, which corresponds to 56 times the root mean squared extent of the squeezed wavepacket along the displacement direction. Aside from their fundamental nature, these states may be useful for quantum metrology(6) or quantum information processing with continuous variables(7-9).
机译：可区分的相干态的介观叠加提供了“薛定inger之猫”思想实验的类似物（1,2）。对于机械振荡器，这些主要是使用相干波包实现的，由于重叠状态的空间分离，因此可分辨性会出现（3-5）。在这里，我们演示了由压缩波包组成的叠加，这些叠加波是通过将内部状态相关的力施加到在压缩真空状态下初始化的单个捕获离子而产生的，正交差减小了9分贝。这使我们能够通过监视自旋运动纠缠的开始来表征初始压缩波包，并验证振荡器数量状态随力持续时间的变化。在这两种情况下，我们都观察到与挤压轴和反挤压轴对齐的位移之间存在明显差异。当将波包分离超过基态均方根范围的19倍后，当反转状态相关力时，我们观察到相干的复兴，这相当于沿位移方向被压缩波包的均方根范围的56倍。除了其基本性质外，这些状态对于量子计量学（6）或具有连续变量的量子信息处理（7-9）可能有用。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2015年第7552期|336-339|共4页
  • 作者

    Lo Hsiang-Yu; Kienzler Daniel; de Clercq Ludwig; Marinelli Matteo; Negnevitsky Vlad; Keitch Ben C.; Home Jonathan P.;

  • 作者单位

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

    ETH, Inst Quantum Elect, CH-8093 Zurich, Switzerland;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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