Generating Long-Lived Macroscopically Distinct Superposition States in Atomic Ensembles

叠加原理 物理 量子 量子力学 量子态 噪音(视频) 态叠加原理 工作(物理) 计算机科学 图像(数学) 人工智能
作者
Wei Qin,Adam Miranowicz,Hui Jing,Franco Nori
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:127 (9) 被引量:57
标识
DOI:10.1103/physrevlett.127.093602
摘要

We propose to create and stabilize long-lived macroscopic quantum superposition states in atomic ensembles. We show that using a fully quantum parametric amplifier can cause the simultaneous decay of two atoms and, in turn, create stabilized atomic Schr\"odinger cat states. Remarkably, even with modest parameters these intracavity atomic cat states can have an extremely long lifetime, up to 4 orders of magnitude longer than that of intracavity photonic cat states under the same parameter conditions, reaching tens of milliseconds. This lifetime of atomic cat states is ultimately limited to several seconds by extremely weak spin relaxation and thermal noise. Our work opens up a new way toward the long-standing goal of generating large-size and long-lived cat states, with immediate interests both in fundamental studies and noise-immune quantum technologies.
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