Hüper, Andreas and Pür, Cebrail and Hetzel, Mareike and Geng, Jiao and Kruse, Ilka and Kristensen, Mick and Ertmer, Wolfgang and Arlt, Jan and Klempt, Carsten (2021) Number-resolved preparation of mesoscopic atomic ensembles. New Journal of Physics, 23 (11), p. 113046. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1367-2630/abd058. ISSN 1367-2630.
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Official URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/abd058
Abstract
The analysis of entangled atomic ensembles and their application for interferometry beyond the standard quantum limit requires an accurate determination of the number of atoms. We present an accurate fluorescence detection technique for atoms that is fully integrated into an experimental apparatus for the production of many-particle entangled quantum states. Number-resolved fluorescence measurements with single-atom accuracy for 1 up to 30 atoms are presented. According to our noise analysis, we extrapolate that the single-atom accuracy extends to a limiting atom number of 390(20) atoms. We utilize the accurate atom number detection for a number stabilization of the laser-cooled atomic ensemble. For a target ensemble size of 7 atoms prepared on demand, we achieve a 92(2)% preparation fidelity and reach number fluctuations 18(1) dB below the shot noise level using real-time feedback on the magneto-optical trap.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/187268/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Number-resolved preparation of mesoscopic atomic ensembles | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 13 December 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | New Journal of Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 23 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1088/1367-2630/abd058 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | p. 113046 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Institute of Physics (IOP) Publishing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1367-2630 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Quantentechnologie, Atominterferometrie, Atomdetektion | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R KNQ - Communication, Navigation, Quantum Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Quantum metrology under zero-gravity conditions (QUAMETUS) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Hannover | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute for Satellite Geodesy and Inertial Sensing > Quantum Limits of Metrology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Klempt, Apl. Prof. Carsten | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 11 Jul 2022 08:02 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 11 Jul 2022 08:02 |
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