論文の概要: Magnetic noise in macroscopic quantum spatial superposition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.13252v1
- Date: Thu, 17 Apr 2025 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-28 20:41:04.399028
- Title: Magnetic noise in macroscopic quantum spatial superposition
- Title（参考訳）: 微視的量子空間重ね合わせにおける磁気ノイズ
- Authors: Sneha Narasimha Moorthy, Andrew Geraci, Sougato Bose, Anupam Mazumdar,
- Abstract要約: 磁場のランダムなゆらぎが、物質波干渉計の経路をランダムに揺らぎ、量子重ね合わせをデコヒートすることを示す。
このような物質波干渉計は、物理学における多くの新しい基礎的な進歩の基盤となっている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this paper, we will show how random fluctuations in the magnetic field will jitter the paths of a matter-wave interferometer randomly, hence, decohere the quantum superposition. To create a large spatial superposition with nanoparticles, we envisage embedding a spin in a nanoparticle as a defect and applying an inhomogeneous magnetic field as in a Stern-Gerlach type experiment to create a macroscopic quantum superposition. Such matter-wave interferometers are the cornerstone for many new fundamental advancements in physics; particularly, adjacent matter-wave interferometers can use entanglement features to test physics beyond the Standard Model, test the equivalence principle, improve quantum sensors, and test the quantum nature of spacetime in a lab. In particular, we will use white and flicker noise to study the decoherence and constrain the parameters keeping in mind ambient temperatures suitable for superconducting wires embedded on a chip. We will show that to obtain a tiny spatial superposition of a nanometer separation, $\Delta x \sim {\cal O} (10^{-9})$m and to minimize decoherence, $\Gamma\leq {\cal O}(\frac{\omega_0}{2\pi})$, where $\Gamma$ is the decoherence and $\omega_0$ is the frequency of the oscillator, we will need current fluctuations to be $\delta I/I\leq {\cal O}(10^{-8})$, which is not impossible to obtain in superconducting wire arrangements. For such tiny fluctuations, we demonstrate that the Humpty-Dumpty problem in a matter-wave interferometer arising from a mismatch in position and momentum does not cause a loss in contrast.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、磁場のランダムなゆらぎが、物質波干渉計の経路をランダムに揺らぎ、量子重畳を除く方法を示す。
ナノ粒子を用いた大きな空間重ね合わせを創出するために,ナノ粒子にスピンを埋め込んで欠陥とし,Stern-Gerlach型実験のように不均一磁場を印加することにより,マクロな量子重ね合わせを創出する。
特に、隣接する物質波干渉計は、標準モデルを超えた物理学のテスト、等価原理のテスト、量子センサーの改良、実験室での時空の量子的性質のテストに絡み合う特徴を利用することができる。
特に、ホワイトノイズとフリックノイズを用いてデコヒーレンスを研究し、チップ上に埋め込まれた超伝導ワイヤに適した環境温度を考慮に入れたパラメータを制約する。
ナノメートル分離の小さな空間重ね合わせを$\Delta x \sim {\cal O} (10^{-9})$mとし、デコヒーレンスを最小にするために$\Gamma\leq {\cal O}(\frac{\omega_0}{2\pi})$、$\Gamma$はデコヒーレンス、$\omega_0$は発振器の周波数であり、現在のゆらぎが$\delta I/I\leq {\cal O}(10^{-8})$であることを示す。
このような小さなゆらぎに対して、位置と運動量のミスマッチから生じる物質波干渉計におけるハンプティ・ダンプティ問題は、コントラストの損失を生じさせないことを示す。
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