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Anders F, Idel A, Feldmann P, Bondarenko D, Loriani S, Lange K, Peise J, Gersemann M, Meyer-Hoppe B, Abend S, Gaaloul N, Schubert C, Schlippert D, Santos L, Rasel E, Klempt C. Momentum Entanglement for Atom Interferometry. Phys Rev Lett 2021; 127:140402. [PMID: 34652182 DOI: 10.1103/physrevlett.127.140402] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 2.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/30/2020] [Accepted: 09/03/2021] [Indexed: 06/13/2023]
Abstract
Compared to light interferometers, the flux in cold-atom interferometers is low and the associated shot noise is large. Sensitivities beyond these limitations require the preparation of entangled atoms in different momentum modes. Here, we demonstrate a source of entangled atoms that is compatible with state-of-the-art interferometers. Entanglement is transferred from the spin degree of freedom of a Bose-Einstein condensate to well-separated momentum modes, witnessed by a squeezing parameter of -3.1(8) dB. Entanglement-enhanced atom interferometers promise unprecedented sensitivities for quantum gradiometers or gravitational wave detectors.
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Affiliation(s)
- F Anders
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - A Idel
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - P Feldmann
- Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität Hannover, Appelstraße 2, D-30167 Hannover, Germany
| | - D Bondarenko
- Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität Hannover, Appelstraße 2, D-30167 Hannover, Germany
| | - S Loriani
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - K Lange
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - J Peise
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - M Gersemann
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - B Meyer-Hoppe
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - S Abend
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - N Gaaloul
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - C Schubert
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik, c/o Leibniz, Universität Hannover, DLR-SI, Callinstraße 36, 30167 Hannover, Germany
| | - D Schlippert
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - L Santos
- Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität Hannover, Appelstraße 2, D-30167 Hannover, Germany
| | - E Rasel
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
| | - C Klempt
- Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik, c/o Leibniz, Universität Hannover, DLR-SI, Callinstraße 36, 30167 Hannover, Germany
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