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Hong-Ou-Mandel interference of more than ten indistinguishable atoms

Quensen, Martin und Hetzel, Mareike und Santos, Luis und Smerzi, Augusto und Tóth, Géza und Pezzè, Luca (2026) Hong-Ou-Mandel interference of more than ten indistinguishable atoms. Nature Physics. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41567-026-03302-7. ISSN 1745-2473.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41567-026-03302-7/

Kurzfassung

When two indistinguishable bosons interfere at a beam splitter, they exit through the same output port. This quantum effect, known as Hong-Ou-Mandel interference, underpins many protocols in quantum information. It also generalizes to larger numbers of identical particles, for which interference produces characteristic many-body patterns. So far, experiments have observed the many-particle regime mainly in photonic platforms with unavoidable loss, and atomic realizations have remained challenging. Here we demonstrate Hong-Ou-Mandel interference with up to 12 indistinguishable neutral atoms in a system with negligible loss. Single-particle counting reveals parity oscillations, a bunching envelope and genuine multipartite entanglement, which are defining features of the multiparticle Hong-Ou-Mandel effect. Using the generated quantum states, we demonstrate metrological sensitivities that scale with the number of particles according to the Heisenberg limit. Our technique can be extended to larger ensembles, with wide-ranging applications from high-precision atom interferometry to multiparticle Bell tests.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224853/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Hong-Ou-Mandel interference of more than ten indistinguishable atoms
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Quensen, MartinMartin.Quensen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hetzel, Mareikemareike.hetzel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Santos, LuisInstitut für Theoretische Physik, Leibniz Universität Hannover, Appelstraße 2, D-30167 Hannover, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smerzi, AugustoQSTAR, INO-CNR, and LENS, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tóth, GézaDepartment of Theoretical Physics, University of the Basque Country, Bilbao, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pezzè, LucaINO-CNR, Firenze, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juni 2026
Erschienen in:Nature Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1038/s41567-026-03302-7
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:1745-2473
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum optics, entanglement, interferometry, metrology
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantenmetrologie
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Optische Frequenzmessung
Hinterlegt von: Quensen, Martin
Hinterlegt am:08 Jun 2026 15:48
Letzte Änderung:08 Jun 2026 15:48

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