論文の概要: Gravito-diamagnetic forces for mass independent large spatial quantum superpositions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.08435v4
• Date: Fri, 28 Apr 2023 15:23:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-01 17:30:06.110003
• Title: Gravito-diamagnetic forces for mass independent large spatial quantum superpositions
• Title（参考訳）: 質量独立大空間量子重ね合わせに対する重力-磁気力
• Authors: Run Zhou, Ryan J. Marshman, Sougato Bose, Anupam Mazumdar
• Abstract要約: 磁気的反発とともに重力加速度が完全な放出を達成し、干渉計をキャッチできることを示します。 1rm mu mrightarrow 980mu rm m$) の空間重ね合わせサイズを、0.02$s未満で、ウェーブパケット間で$sim 103$ foldの改善を達成できることを示します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Testing the quantum nature of gravity in a laboratory via entanglement requires us to create a massive spatial quantum superposition, i.e. the Schr\"odinger cat state, where the mass and the superposition ought to be around $10^{-15}-10^{-14}$ kg and $\Delta x \sim 10-100~\mu {\rm m}$. Creating such a massive spatial quantum superposition poses incredible challenges. The methods employed so far rely either on wavepacket expansion or on a quantum ancilla, e.g.single spin dependent forces, which scale inversely with mass. In this paper, we will show that gravitational acceleration along with the diamagnetic repulsion can achieve a complete ``release" and ``catch" interferometry in the course of which a large spatial superposition is generated in a relatively short time. After first creating a modest initial spatial superposition of $1~\mu {\rm m}$ (e.g. using Stern-Gerlach), we will show that we can achieve an $\sim 10^{3}$ fold improvement to the spatial superposition size ($1~{\rm \mu m}\rightarrow 980~\mu {\rm m}$) between the wave packets in less than $0.02$~s by using the Earth's gravitational acceleration and then the diamagnetic repulsive scattering of the nanocrystal, neither of which depend on the object mass. Finally, the wave packet trajectories can be closed so that spatial interference fringes can be observed or spin coherence can be further recovered using the SG apparatus.
• Abstract（参考訳）: エンタングルメントによって実験室で重力の量子的性質を試験するには、質量と重ね合わせが 10^{-15}-10^{-14}$ kg と $\delta x \sim 10-100~\mu {\rm m}$ であるような巨大な空間的量子重ね合わせ、すなわち schr\"odinger cat state を作成する必要がある。 このような巨大な空間的量子重ね合わせを作ることは、驚くべき課題をもたらす。 これまで用いられてきた手法は、ウェーブパック展開や、質量と逆スケールするスピン依存力(英語版)のような量子アンシラ(英語版)に依存する。 本稿では, 相対的に短い時間で大きな空間重畳を発生させる過程において, 反磁性体とともに重力加速度が完全な「放出」および「キャッチ」干渉を達成できることを示す。 最初に1~\mu {\rm m}$(例えばstern-gerlach)という控えめな初期空間重ね合わせ(例えば、stern-gerlachを用いて)を作成した後、地球の重力加速度を用いて0.02$~s未満の波束間の空間重ね合わせサイズ($1~{\rm \mu m}\rightarrow 980~\mu {\rm m}$)に対して$\sim 10^{3}$が達成できることを示し、ナノ結晶の反磁性反発散乱は物体質量に依存しないことを示した。 そして、このSG装置を用いて、空間干渉線を観測したりスピンコヒーレンスを更に回収することができるように、ウェーブパケット軌道を閉じることができる。

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