論文の概要: Gravitational quantum optical interferometry for experimental validation
of geometric phase induced by spacetime curvature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.12066v1
- Date: Thu, 21 Sep 2023 13:36:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-22 15:09:29.218533
- Title: Gravitational quantum optical interferometry for experimental validation
of geometric phase induced by spacetime curvature
- Title（参考訳）: 時空曲率による幾何位相の実験的検証のための重力量子光干渉法
- Authors: Hansol Noh, Paul M. Alsing, Warner A. Miller, and Doyeol Ahn
- Abstract要約: 重力によって誘起される光子のウィグナー回転角(WRA)は、地球近傍での直接観測の候補となる。
運動量依存型WRAは非相互特性を示す。
本研究では、曲線時空で誘導されるWRAの理論的枠組みをテストする実験を提案する。
- 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: The fundamental theories of general relativity and quantum mechanics are
incompatible, presenting a significant theoretical challenge. General
relativity offers an effective description of gravity and large-scale dynamics,
while quantum mechanics describes phenomena for atomic- to Planck-scale. The
Wigner rotation angle (WRA) of a photon induced by gravity, where relativistic
effects become observable in its quantum spin state, is a significant point of
interest as a promising candidate for direct observation near Earth by
considering its small but measurable order. In this paper, we reveal that the
momentum-dependent WRA displays a non-reciprocal characteristic. This distinct
behavior leads to a measurable relative WRA difference between two paths of an
interferometer within the Earth's gravitational field, while the WRA of a
photon has conventionally been viewed as having a trivial value on a closed
loop. Building on this finding, we propose an experiment that can be used to
test the theoretical framework of the WRA induced in curved spacetime through
the use of the Hong-Ou-Mandel (HOM) quantum interference effect for photons in
near-Earth orbits. We show that in our proposed experiment the coincident
photon counting rate depends on the difference of the momentum-dependent WRA in
the two arms of an interferometer.
- Abstract（参考訳）: 一般相対性理論と量子力学の基本的な理論は相容れないものであり、重要な理論上の挑戦である。
一般相対性理論は重力と大規模力学を効果的に記述し、量子力学は原子からプランクスケールの現象を記述している。
重力によって誘導される光子のウィグナー回転角(wra)は、相対論的効果がその量子スピン状態において観測可能となり、その小さいが測定可能な順序を考慮すれば、地球近傍の直接観測の有望な候補として注目される。
本稿では,運動量依存型WRAが非相互特性を示すことを示す。
この異なる挙動は、地球の重力場内の干渉計の2つの経路間で測定可能な相対的なwra差をもたらすが、光子のwraは、伝統的に閉ループ上で自明な値を持つと見なされている。
この発見に基づいて、地球近傍の光子に対するHong-Ou-Mandel(HOM)量子干渉効果を用いて、曲面時空で誘起されるWRAの理論的枠組みをテストする実験を提案する。
提案実験では、干渉計の両腕における運動量依存性のwraの差が一致光子計数率に依存することを示した。
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