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'Designer atoms' for quantum metrology

机译：量子计量学的“设计者原子”

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Entanglement is recognized as a key resource for quantum computation(1) and quantum cryptography(2). For quantum metrology, the use of entangled states has been discussed(3-5) and demonstrated(6) as a means of improving the signal-to-noise ratio. In addition, entangled states have been used in experiments for efficient quantum state detection(7) and for the measurement of scattering lengths(8). In quantum information processing, manipulation of individual quantum bits allows for the tailored design of specific states that are insensitive to the detrimental influences of an environment(9). Such 'decoherence-free subspaces' ( ref. 10) protect quantum information and yield significantly enhanced coherence times(11). Here we use a decoherence-free subspace with specifically designed entangled states(12) to demonstrate precision spectroscopy of a pair of trapped Ca+ ions; we obtain the electric quadrupole moment, which is of use for frequency standard applications. We find that entangled states are not only useful for enhancing the signal-to-noise ratio in frequency measurements - a suitably designed pair of atoms also allows clock measurements in the presence of strong technical noise. Our technique makes explicit use of non-locality as an entanglement property and provides an approach for 'designed' quantum metrology.
机译：纠缠被认为是量子计算（1）和量子密码学（2）的关键资源。对于量子计量学，已经讨论了纠缠态的使用（3-5），并证明了纠缠态的使用（6）作为改善信噪比的一种手段。此外，纠缠态已经在实验中用于有效的量子态检测（7）和散射长度的测量（8）。在量子信息处理中，对单个量子位的操作允许对环境的有害影响不敏感的特定状态的量身定制设计（9）。这样的``无相干子空间''（参考文献10）可以保护量子信息并显着提高相干时间（11）。在这里，我们使用经过专门设计的纠缠态的无退相干子空间（12）来证明一对捕获的Ca +离子的精密光谱学。我们获得了电四极矩，可用于频率标准应用。我们发现纠缠态不仅有助于提高频率测量中的信噪比-适当设计的原子对还可以在存在强烈技术噪声的情况下进行时钟测量。我们的技术将非局域性明确地用作纠缠属性，并为“设计”的量子计量学提供了一种方法。

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