論文の概要: Optimal Geometry of Oscillators in Gravity-Induced Entanglement Experiments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.12631v2
• Date: Fri, 13 Dec 2024 17:56:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-16 15:00:23.791264
• Title: Optimal Geometry of Oscillators in Gravity-Induced Entanglement Experiments
• Title（参考訳）: 重力誘起エンタングルメント実験におけるオシレータの最適形状
• Authors: Ziqian Tang, Hanyu Xue, Zizhao Han, Zikuan Kan, Zeji Li, Yulong Liu,
• Abstract要約: フォームファクタが$Lambda$の上限が2pi$であることを示し、発振器システムの基本的な限界を明らかにする。 この最適化は実験的な制約を緩和し、GIEに基づく量子重力の検証を実現に近づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.663617836205826
• License:
• Abstract: The problem of interfacing quantum mechanics and gravity has long been an unresolved issue in physics. Recent advances in precision measurement technology suggest that detecting gravitational effects in massive quantum systems, particularly gravity-induced entanglement (GIE) in the oscillator system, could provide crucial empirical evidence for revealing the quantum nature of the gravitational field. However, thermal decoherence imposes strict constraints on system parameters. For entanglement to occur, the inequality $2 \gamma_m k_B T < \hbar G \Lambda \rho$ must be satisfied, linking mechanical dissipation $\gamma_m$, effective temperature $T$, oscillator density $\rho$ and form factor $\Lambda$ determined by the geometry and spatial arrangement of the oscillators. This inequality, based on the inherent property of the noise model of GIE, is considered universally across experimental systems and cannot be improved by quantum control. Given the challenges in further optimizing $\gamma_m$, $\rho$, and $T$ near their limits, optimizing the form factor $\Lambda$ may reduce demands on other parameters. In this work, we prove that the form factor $\Lambda$ has a supremum of $2\pi$, revealing a fundamental limit of the oscillator system. We propose design schemes that enable the form factor to approach this supremum, which is nearly an order of magnitude higher than typical spherical oscillators. This optimization may ease experimental constraints, bringing GIE-based validation of quantum gravity closer to realization.
• Abstract（参考訳）: 量子力学と重力の相互作用に関する問題は、物理学において長い間未解決の問題であった。 近年の精密測定技術の進歩は、巨大な量子系の重力効果、特に発振器系の重力誘起絡み合い(GIE)を検出することが、重力場の量子的性質を明らかにするための重要な実証的な証拠となることを示唆している。 しかし、熱デコヒーレンスは系のパラメータに厳格な制約を課す。 絡み合いが起こるためには、不等式である 2 の \gamma_m k_B T < \hbar G \Lambda \rho$ が満たされ、機械的消散$\gamma_m$, 有効温度$T$, 発振器密度$\rho$, 発振器の幾何学的配置と空間的配置によって決定される因子$\Lambda$ が満たされなければならない。 この不等式は、GIEのノイズモデルの性質に基づいており、実験系全体で普遍的に考慮されており、量子制御では改善できない。 さらに$\gamma_m$, $\rho$, $T$をその限界付近で最適化する際の課題を考えると、$\Lambda$は他のパラメータに対する要求を減らすことができる。 この研究で、フォームファクタ $\Lambda$ が 2\pi$ の上限を持つことを証明し、発振器系の基本的な極限を明らかにする。 本稿では, 形状因子が通常の球面発振器よりも約1桁高いこの上限に近づくことを可能にする設計手法を提案する。 この最適化は実験的な制約を緩和し、GIEに基づく量子重力の検証を実現に近づける。

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