High-contrast double Bragg interferometry via detuning control

verfasst von

Rui Li, Víctor José Martínez-Lahuerta, Naceur Gaaloul, Klemens Hammerer

Abstract

We propose high-contrast Mach–Zehnder atom interferometers based on double Bragg diffraction (DBD) operating under external acceleration. To mitigate differential Doppler shifts and experimental imperfections, we introduce a tri-frequency laser scheme with dynamic detuning control. We evaluate four detuning-control strategies—conventional DBD, constant detuning, linear detuning sweep (DS-DBD), and a hybrid protocol combining detuning sweep with optimal control theory (OCT)—using exact numerical simulations and a five-level S-matrix model. The OCT strategy provides the highest robustness, maintaining contrast above 95% under realistic conditions, while the DS-DBD strategy sustains contrast above 90% for well-collimated Bose–Einstein condensates. These results offer practical pathways to high-contrast, large-momentum-transfer DBD-based interferometers for precision quantum sensing and fundamental physics tests.

Organisationseinheit(en)

Quantum Sensing
Institut für Quantenoptik
QuantumFrontiers
Laboratorium für Nano- und Quantenengineering
QUEST Leibniz Forschungsschule

Typ

Artikel

Journal

AVS Quantum Science

Band

8

Publikationsdatum

27.01.2026

Publikationsstatus

Elektronisch veröffentlicht (E-Pub)

Peer-reviewed

Ja

ASJC Scopus Sachgebiete

Elektronische, optische und magnetische Materialien, Atom- und Molekularphysik sowie Optik, Physik der kondensierten Materie, Computernetzwerke und -kommunikation, Physikalische und Theoretische Chemie, Theoretische Informatik und Mathematik, Elektrotechnik und Elektronik

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.1116/5.0302856 (Zugang: Offen)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.10968 (Zugang: Offen)