論文の概要: Distinguishing Quantum and Classical Gravity via Non-Stationary Test Mass Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.12797v1
• Date: Sun, 15 Jun 2025 10:13:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:46.891508
• Title: Distinguishing Quantum and Classical Gravity via Non-Stationary Test Mass Dynamics
• Title（参考訳）: 非定常試験質量ダイナミクスによる量子と古典重力の識別
• Authors: Wenjie Zhong, Yubao Liu, Yiqiu Ma,
• Abstract要約: 実験質量の非定常進化過程におけるSN理論のシグネチャを光学的測定により解析する。 この特徴は、外部光の非定常雑音スペクトルに付加的なピーク構造として現れることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.107332929093737
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical gravity theory predicts a state-dependent gravitational potential for a quantum test mass, leading to nonlinear Schrodinger-Newton (SN) state evolution that contrasts with quantum gravity. Testing the effect of SN evolution can provide evidence for distinguishing quantum gravity and classical gravity, which is challenging to realize in the stationary optomechanical systems as analyzed in previous works [Phys. Rev. D 107, 024004 (2023), Phys. Rev. D 111, 062004 (2025)]. This work is devoted to analyzing the possibility of capturing the signature of SN theory during the non-stationary evolution of the test mass under the optomechanical measurement, where the second-order moments of a test mass can exhibit a distinctive oscillatory behavior. We show that this feature manifest in the non-stationary noise spectrum of outgoing light as additional peaks structures, although resolving these structures in practical experiments requires a larger number of repetitive trials with our sampling parameters, which is cost-prohibitive. To address this issue, we further employ statistical inference methods to extract more comprehensive information, thereby reducing the required number of experimental repetitions. Through Mock-Data simulations, we demonstrate that only 10 experimental trials of 40 seconds each are sufficient to reduce the false alarm rate for distinguishing between the two models to below one percent.
• Abstract（参考訳）: 古典的な重力理論は、量子テスト質量に対する状態依存重力ポテンシャルを予測し、量子重力とは対照的な非線形シュロディンガー・ニュートン状態の進化をもたらす。 SN進化の効果をテストすることは、量子重力と古典重力を区別する証拠となり、これは以前の研究(Phys. Rev. D 107, 024004 (2023), Phys. D 111, 062004 (2025))で分析された静止光学系において実現が困難である。 本研究は, 試験質量の非定常的進化におけるSN理論のシグネチャを, 実験質量の2次モーメントが独特な振動挙動を示す場合の光学的測定により解析することを目的とする。 実測実験でこれらの構造を解くためには, サンプリングパラメータによる繰り返し試行が必要であり, コストを抑える必要がある。 この問題に対処するため,より包括的な情報を抽出する統計的推論手法を応用し,実験的な反復回数を削減した。 モックデータシミュレーションにより,40秒間の実験では,2つのモデル間での誤報率を1%以下に抑えるのに十分であった。

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