論文の概要: Prospects for observing gravitational forces between nonclassical
mechanical oscillators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.10477v2
- Date: Wed, 7 Oct 2020 21:11:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 02:10:04.927981
- Title: Prospects for observing gravitational forces between nonclassical
mechanical oscillators
- Title（参考訳）: 非古典的機械振動子間の重力観測の展望
- Authors: Yulong Liu and Jay Mummery and Mika A. Sillanp\"a\"a
- Abstract要約: マイクロメカニカル発振器は重力実験を行うための有効なプラットフォームとして提案されている。
これらの目標を達成するための実験的な設計を提案する。
重力は古典的だが、この実験は真の量子重力をテストするための道を開くだろう。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7071541526963805
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Interfacing quantum mechanics and gravity is one of the great open questions
in natural science. Micromechanical oscillators have been suggested as a
plausible platform to carry out these experiments. We present an experimental
design aiming at these goals, inspired by Schm\"ole et al., Class. Quantum
Grav. 33, 125031 (2016). Gold spheres weighing on the order a milligram will be
positioned on large silicon nitride membranes, which are spaced at
submillimeter distances from each other. These mass-loaded membranes are
mechanical oscillators that vibrate at $\sim 2$ kHz frequencies in a drum mode.
They are operated and measured by coupling to microwave cavities. First, we
show that it is possible to measure the gravitational force between the
oscillators at deep cryogenic temperatures, where thermal mechanical noise is
strongly suppressed. We investigate the measurement of gravity when the
positions of the gravitating masses exhibit significant quantum fluctuations,
including preparation of the massive oscillators in the ground state, or in a
squeezed state. We also present a plausible scheme to realize an experiment
where the two oscillators are prepared in a two-mode squeezed motional quantum
state that exhibits nonlocal quantum correlations and gravity the same time.
Although the gravity is classical, the experiment will pave the way for testing
true quantum gravity in related experimental arrangements. In a
proof-of-principle experiment, we operate a 1.7 mm diameter Si$_3$N$_4$
membrane loaded by a 1.3 mg gold sphere. At 10 mK temperature, we observe the
drum mode with a quality factor above half a million at 1.7 kHz, showing strong
promise for the experiments. Following implementation of vibration isolation,
cryogenic positioning, and phase noise filtering, we foresee that realizing the
experiments is in reach by combining known pieces of current technology.
- Abstract（参考訳）: 対面量子力学と重力は、自然科学における大きなオープンな疑問の1つです。
マイクロメカニカル発振器はこれらの実験を行うための有効なプラットフォームとして提案されている。
schm\"ole et al., classに触発されたこれらの目標を目標とした実験設計を提案する。
量子グラブ。
33, 125031 (2016).
金の球体は1ミリグラムのオーダーで、大きな窒化ケイ素膜の上に位置し、互いにサブミリメートルの距離で間隔を保っている。
これらの質量装荷膜は、ドラムモードで$\sim 2$ khzの振動で振動する機械振動子である。
これらはマイクロ波キャビティとのカップリングによって操作され、測定される。
まず, 熱力学的ノイズが強く抑制される極低温において, 発振器間の重力力を測定することができることを示す。
本研究では,重力場における重力場の位置が,地中における大きな振動子の生成や圧縮状態を含む,大きな量子揺らぎを示す場合の重力測定について検討する。
また,2つの振動子を2モードのスクイズド運動量子状態で生成し,同時に非局所的な量子相関と重力を示す実験を実現するための可能性の高いスキームを提案する。
重力は古典的だが、実験は関連する実験的な配置で真の量子重力をテストする道を開くだろう。
原理実証実験では、直径1.7mmのSi$_3$N$_4$膜を1.3mgの金球で充填する。
10mKの温度で、50万以上の品質係数を持つドラムモードを1.7kHzで観測し、実験への強い期待を示した。
振動分離,低温位置決め,位相雑音フィルタリングの実施に続き,現在知られている技術を組み合わせることで,実験の実現が到達していると予測した。
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