利用高压缩度压缩态光场进行突破量子噪声极限磁场测量的实验研究

Precision measurement physics has become the frontier field in the development of various disciplines, such as modern physics, quantum information science and metrology. Precision magnetic field measurement is an important branch of precision measurement physics, which has important applications in biology, medicine and various physical systems. The precision of atomic magnetometer is high. However, it is limited by the shot noise of light. Squeezed state light is a very important resource in continuous variable quantum information. Its specific component can break through the quantum noise limit, which can be used to perform precision measurement beyond quantum noise limit. In this subject, the precise measurement of magnetic field will be performed by combining the advantages of the unique characteristics of squeezed state light and cold-atom ensemble. We use high degree of squeezed light, which resonant on the Cs D2 line, as probe light field. By measuring the change of polarization of probe light and the free induction decay signal, the intensity of magnetic can be measured. The magnetic field measurement beyond the quantum noise limit provides experimental basis for realizing the high precision cold-atom magnetometer.

精密测量物理已经成为现代物理学、信息科学以及计量学等各种学科发展的前沿领域，精密磁场测量已经是精密测量中的重要分支，在生物、医学以及各种物理系统中有着重要的应用。基于光探测的原子磁力计有着较高的磁场测量精度，然而其测量精度受光散粒噪声限制。压缩态光场作为连续变量量子信息中的一个重要资源，其特定分量可以突破量子噪声极限，可以利用此特性进行突破量子噪声极限的测量。本课题旨在结合量子压缩态光场的独特特性以及冷原子系统退相干效应小，多普勒效应弱、易于操控原子以及可以被局域到微小尺度等优势，利用与铯原子D2吸收线对应的高压缩度偏振压缩态光场作为探针光场，通过测量原子在磁场中引起的法拉第磁致旋光效应导致的光偏振方向变化以及磁共振的自由感应衰减信号，进行突破量子噪声极限的磁场测量，为实现冷原子高精度磁力仪提供实验基础。

精密测量物理已经成为现代物理学、信息科学以及计量学等各种学科发展的前沿领域，精密磁场测量已经是精密测量中的重要分支，在生物、医学以及各种物理系统中有着重要的应用。基于光探测的原子磁力计有着较高的磁场测量精度，然而其测量精度受光散粒噪声限制。压缩态光场作为连续变量量子信息中的一个重要资源，其特定分量可以突破量子噪声极限，可以利用此特性进行突破量子噪声极限的测量。本课题在结合量子压缩态光场的独特特性以及冷原子系统退相干效应小，多普勒效应弱、易于操控原子以及可以被局域到微小尺度等优势，利用与铯原子D2吸收线对应的高压缩度偏振压缩态光场作为探针光场，通过测量原子在磁场中引起的法拉第磁致旋光效应导致的光偏振方向变化以及磁共振的自由感应衰减信号，进行突破量子噪声极限的磁场测量，为实现冷原子高精度磁力仪提供实验基础。