中国科学技术大学卢征天团队量子计量学 | Nature Photonics

具有非经典态的量子计量学Quantum metrology，为提高物理测量精度，提供了很有前景的路径。薛定谔猫叠加或纠缠的量子效应，使测量不确定度达到标准量子极限以下。然而，维持这种非经典态长相干时间的挑战，经常受制于计量学中量子优势的充分利用。

近日，中国科学技术大学Y. A. Yang，T. Xia & 卢征天Z.-T. Lu等，在Nature Photonics上发文，报道了光阱173Yb (I = 5/2)原子的长寿命薛定谔猫态。猫态是两个方向相反且相距最远自旋态的叠加，并且由非线性自旋旋转产生。

在无消相干子空间中，猫态的持续相干时间为 1.4(1) × 10E3 s，不受光晶格不均匀光位移的影响。利用拉姆齐Ramsey干涉测量法测量磁场表明，可用于原子磁力测量、量子信息处理和寻找标准模型之外的新物理海森堡限制计量学方案。

Minute-scale Schrödinger-cat state of spin-5/2 atoms. 自旋5/2原子的微小尺度薛定谔猫态。

图1: 方法的原理。

图2: 设置和自旋动力学。

图3: 拉姆齐干涉。

图4: 对磁场的灵敏度。

图5: 球面重构维格纳函数分布，沿经度和纬度方向分为100个区域。