論文の概要: Testing the quantum nature of gravity without entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.03075v2
• Date: Fri, 9 Jun 2023 14:24:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-12 17:35:49.695439
• Title: Testing the quantum nature of gravity without entanglement
• Title（参考訳）: 絡み合うことなく重力の量子性をテストする
• Authors: Ludovico Lami, Julen S. Pedernales, Martin B. Plenio
• Abstract要約: マルチパーティ量子システムと初期状態のアンサンブル上でのユニタリ進化を$U$で研究する。 我々は、最大LOCCシミュレーション忠実度に基づいて、一般的な計算可能な上限を確立する。 次に、量子ニュートンハミルトニアンを重力相互作用系上に実装する基本設定に、我々の研究結果を適用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.701566919381223
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Given a unitary evolution $U$ on a multi-partite quantum system and an ensemble of initial states, how well can $U$ be simulated by local operations and classical communication (LOCC) on that ensemble? We answer this question by establishing a general, efficiently computable upper bound on the maximal LOCC simulation fidelity -- what we call an "LOCC inequality". We then apply our findings to the fundamental setting where $U$ implements a quantum Newtonian Hamiltonian over a gravitationally interacting system. Violation of our LOCC inequality can rule out the LOCCness of the underlying evolution, thereby establishing the non-classicality of the gravitational dynamics, which can no longer be explained by a local classical field. As a prominent application of this scheme we study systems of quantum harmonic oscillators initialised in coherent states following a normal distribution and interacting via Newtonian gravity, and discuss a possible physical implementation with torsion pendula. One of our main technical contributions is the analytical calculation of the above LOCC inequality for this family of systems. As opposed to existing tests based on the detection of gravitationally mediated entanglement, our proposal works with coherent states alone, and thus it does not require the generation of largely delocalised states of motion nor the detection of entanglement, which is never created at any point in the process.
• Abstract（参考訳）: マルチパーティ量子システム上のユニタリ進化$U$と初期状態のアンサンブルが与えられたら、そのアンサンブル上のローカル操作と古典的通信(LOCC)によって、$U$をシミュレートできるだろうか? 我々は,「LOCC不等式」と呼ぶ最大LOCCシミュレーション忠実度に関する一般計算可能な上限を確立することで,この問題に答える。 次に、量子ニュートンハミルトニアンを重力相互作用系上に実装する基本設定に、我々の研究結果を適用する。 LOCCの不等式は、基礎となる進化のLOCC性を排除し、局所古典場では説明できない重力力学の非古典性を確立することができる。 このスキームの顕著な応用として、正規分布に従ってコヒーレントな状態に初期化されニュートン重力を介して相互作用する量子調和振動子の系を研究し、トーションペンデュラによる物理的実装の可能性について議論する。 我々の主な技術的貢献の1つは、上記のLOCC不等式の解析的計算である。 重力によって媒介される絡み合いの検出に基づく既存のテストとは対照的に、我々の提案はコヒーレントな状態のみで動作するため、運動の大部分が非局在化された状態の生成や絡み合いの検出は必要としない。

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