Quantum metrology with unpolarized atomic ensembles

Abstract

En la presente tesis se discuten los estados cuánticos singlete de muchas partículas, es decir, estados cuánticos de momento angular nulo para agregados atómicos con un número elevado de partículas. Se da una definición para este concepto, se discuten sus principales características y se presentan algunos ejemplos concretos de estados singlete multipartícula.Estos estados son particularmente adecuados para su utilización en tareas de magnetometría diferencial, esto es, mediciones de la magnitud del gradiente de un campo magnético. Se describe un procedimiento en el cual se utiliza un único agregado atómico en un estado singlete para medir el gradiente de un campo magnético, y se discuten los resultados para varios perfiles de densidad de la nube atómica. Posteriormente, se estudia la precisión con la que la medida del gradiente puede ser efectuada, obteniéndose como resultado la máxima alcanzable para este tipo de estados, siendo la magnitud a medir el gradiente del campo. Esta máxima precisión viene dada por la magnitud llamada ¿Información de Fisher¿. Uno de los resultados obtenidos es la equivalencia de todos los estados singlete para este tipo de metrología, ya que la máxima precisión alcanzable es la misma para todos ellos. Por último, se estudian algunos modelos en los que el estado inicial no es un singlete perfecto, sino que presenta algún tipo de ruido. Los modelos estudiados dan como resultado una precisión nula para este parámetro en presencia de ruido.