論文の概要: Probing the Abyss of the Quantum Vacuum: A Quest for Fluctuation-Free Domains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11764v1
• Date: Wed, 16 Apr 2025 04:59:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-24 21:52:41.165584
• Title: Probing the Abyss of the Quantum Vacuum: A Quest for Fluctuation-Free Domains
• Title（参考訳）: 量子真空の近傍を探索する:自由領域のゆらぎの探求
• Authors: Sun-Hyun Youn,
• Abstract要約: 熱雑音の高周波(RF)測定を利用して,真空変動の空間分布を間接的に探究する手法を提案する。 我々は、真空モードの対応する修正を推測し、その結果、真空のゆらぎ自体を推測する。 本研究は、制約環境におけるQED効果を研究するための新しい実験フレームワークを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The modification of electromagnetic vacuum fluctuations by boundary conditions is a fundamental prediction of quantum electrodynamics (QED). However, direct experimental verification in the optical regime is hindered by the need for sub-wavelength spatial resolution. Here, we present a novel approach to indirectly probe the spatial distribution of vacuum fluctuations by leveraging radio-frequency (RF) measurements of thermal noise. At RF frequencies, thermal noise, which occupies the same electromagnetic modes as vacuum fluctuations and is similarly shaped by boundary conditions, dominates the single-photon energy. By precisely characterizing the spatial distribution of thermal noise near a conducting boundary, we infer the corresponding modification of vacuum modes and, consequently, the vacuum fluctuations themselves. Our experimental setup, employing coaxial cables and RF splitters to mimic optical mirrors and beam splitters, enables controlled manipulation of boundary conditions and precise thermal noise measurements. We observe a reduction in thermal noise near the conducting boundary, providing indirect evidence for the theoretically predicted suppression of vacuum fluctuations. This work establishes a new experimental framework for investigating QED effects in constrained environments, with potential implications for quantum-limited precision measurements, such as gravitational wave detection and intensity-stabilized light sources. This RF approach circumvents the limitations of optical techniques and opens new avenues for exploring fundamental quantum phenomena.
• Abstract（参考訳）: 境界条件による電磁真空変動の変化は、量子電磁力学(QED)の基本的な予測である。 しかし、光学系における直接的実験的検証は、サブ波長空間分解能の必要性によって妨げられる。 本稿では、熱雑音の高周波(RF)測定を利用して、真空変動の空間分布を間接的に探究する新しい手法を提案する。 RF周波数では、真空のゆらぎと同じ電磁モードを占有し、同様に境界条件によって形づくられる熱ノイズが単光子エネルギーを支配している。 導電性境界付近の熱雑音の空間分布を正確に把握することにより, 真空モードの対応する変化を推定し, 真空の揺らぎ自体を推定する。 光ミラーやビームスプリッタを模倣するために、同軸ケーブルとRFスプリッタを用いた実験装置により、境界条件の制御と正確な熱ノイズ測定が可能となった。 導電性境界付近の熱雑音の低減を観測し,真空変動の抑制を理論的に予測する間接的証拠を提供する。 この研究は、重力波検出や強度安定化光源などの量子制限精度の測定に潜在的に影響を及ぼす、制約された環境でのQED効果を研究するための新しい実験的枠組みを確立する。 このRFアプローチは光学技術の限界を回避し、基本的な量子現象を探求するための新たな道を開く。

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