論文の概要: Probing the quantum nature of gravity using a Bose-Einstein condensate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.18460v2
- Date: Thu, 13 Jun 2024 14:01:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-14 23:25:56.714860
- Title: Probing the quantum nature of gravity using a Bose-Einstein condensate
- Title（参考訳）: ボース・アインシュタイン凝縮体を用いた重力の量子的性質の探索
- Authors: Soham Sen, Sunandan Gangopadhyay,
- Abstract要約: ボース・アインシュタイン凝縮体を用いてグラビトンによる騒音の影響について検討した。
ボース=アインシュタインが1つのモードで凝縮すると、振幅測定における不確実性の平方の期待値の低い境界は無限にはならない。
重力波によって誘導されるノイズのため、ボース・アインシュタイン凝縮体を用いて重力波を検出できない測定時間の最小値が存在する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11704154007740832
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The effect of noise induced by gravitons has been investigated using a Bose-Einstein condensate. The gravitational wave perturbation is then considerd as a sum of discrete Fourier modes in the momentum space. Coming to an operatorial representation and quantizing the phase space variables via appropriately introduced canonincal commutation relations between the canonically conjugate variables corresponding to the graviton and bosonic part of the total system, one obtains a proper quantum gravity setup. Then we obtain the Bogoliubov coefficients from the solution of the time-dependent part of the pseudo-Goldstone boson and construct the covariance metric for the bosons initially being in a squeezed state. Using the stochastic average of the Fisher information, we obtain a lower bound on the amplitude parameter of the gravitational wave. As the entire calculation is done at zero temperature, the bosonic system, by construction, will behave as a Bose-Einstein condensate. For a Bose-Einstein condensate with a single mode, we observe that the lower bound of the expectation value of the square of the uncertainty in the amplitude measurement does not become infinite when the total observational term approaches zero. In order to sum over all possible momentum modes, we next consider a noise term with a suitable Gaussian weight factor which decays over time. We then obtain the lower bound on the final expectation value of the square of the variance in the amplitude parameter. Because of the noise induced by the graviton, there is a minimum value of the measurement time below which it is impossible to detect any gravitational wave using a Bose-Einstein condensate. Finally, we consider interaction between the phonon modes of the Bose-Einstein condensate which results in the decoherence. We observe that the decoherence effect becomes significant for gravitons with minimal squeezing.
- Abstract（参考訳）: ボース・アインシュタイン凝縮体を用いてグラビトンによる騒音の影響について検討した。
重力波の摂動は運動量空間における離散フーリエモードの和と見なされる。
作用素表現と、全系の重力とボゾン部分に対応する正準共役変数の間の正準可換関係を通じて位相空間変数を量子化し、適切な量子重力設定を得る。
次に, 擬ゴールドストーン粒子の時間依存性部分の解からボゴリューボフ係数を求め, 初期懸濁状態にあるボソンの共分散測定値を構成する。
フィッシャー情報の確率平均を用いて重力波の振幅パラメータの低い値を求める。
計算全体をゼロ温度で行うと、ボゾン系は建設によってボース=アインシュタイン凝縮体として振る舞う。
ボース=アインシュタインが1つのモードで凝縮すると、振幅測定における不確実性の平方の期待値の低い境界は、全観測項が0に近づくと無限にならない。
すべての運動量モードをまとめるために、次は時間とともに減衰する適切なガウス重み係数を持つ雑音項を考える。
次に、振幅パラメータの分散の正方形の最終的な期待値に対する下界を求める。
重力波によって誘導されるノイズのため、ボース・アインシュタイン凝縮体を用いて重力波を検出できない測定時間の最小値が存在する。
最後に、ボース・アインシュタイン凝縮体のフォノンモード間の相互作用を考察し、デコヒーレンスをもたらす。
この脱コヒーレンス効果は, 最小のスクイージングを有するグラビトンに対して重要であることが観察された。
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