論文の概要: Quantum-enhanced dark matter detection using Schrödinger cat states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23538v1
- Date: Thu, 31 Jul 2025 13:27:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-01 17:19:09.816219
- Title: Quantum-enhanced dark matter detection using Schrödinger cat states
- Title（参考訳）: シュレーディンガー猫状態を用いた量子強調暗黒物質検出
- Authors: Pan Zheng, Yanyan Cai, Bin Xu, Shengcheng Wen, Libo Zhang, Zhongchu Ni, Jiasheng Mai, Yanjie Zeng, Lin Lin, Ling Hu, Xiaowei Deng, Song Liu, Jing Shu, Yuan Xu, Dapeng Yu,
- Abstract要約: 超伝導マイクロ波キャビティ内の4成分Schr"odinger猫状態を用いた暗黒光子検出実験を報告した。
我々は、信号光子レートの8.1倍の増大を示し、暗光子運動混合角を前例のない$7.32×10-16$6.44GHz(26.6$mu$eV)に制限する。
我々のSchr"odingerの猫支援検出スキームは、以前の結果よりも大幅に改善され、新しい物理学の量子強化探索における潜在的影響が期待できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.459284684591776
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum metrology enables sensitive dark matter detection, particularly using nonclassical states, such as Schr\"odinger cat states featuring sub-Planck interference structures in microwave cavities. Here, we report the first experimental application of four-component Schr\"odinger cat states within a high-quality superconducting microwave cavity to detect dark photons, a potential dark matter candidate. We demonstrate an 8.1-fold enhancement in the signal photon rate and constrain the dark photon kinetic mixing angle to an unprecedented $\epsilon < 7.32 \times 10^{-16}$ near 6.44~GHz (26.6~$\mu$eV). By employing a parametric sideband drive to actively tune the cavity frequency, we achieve dark photon searches and background subtraction across multiple frequency bins, yielding a sensitivity at the $10^{-16}$ level within a 100~kHz bandwidth. Our Schr\"odinger's cat-assisted detection (SCaD) scheme demonstrates a substantial improvement over previous results, promising potential implications in quantum-enhanced searches for new physics.
- Abstract（参考訳）: 量子メロロジーは、特にマイクロ波キャビティにサブプランク干渉構造を持つ「シュリンガー猫状態」のような古典的でない状態を用いて、感度の高い暗黒物質検出を可能にする。
そこで本研究では,高品位超伝導マイクロ波キャビティ内の4成分Schr\"odinger cat状態を用いた暗黒光子検出実験を行った。
信号光子速度の8.1倍の増大を示し、暗光子運動混合角を前例のない$7.32 \times 10^{-16}$ 6.44~GHz (26.6~$\mu$eV) に制限する。
パラメトリックサイドバンド駆動を用いてキャビティ周波数を積極的に調整することにより、暗光子探索とバックグラウンドサブトラクションを複数の周波数ビンで実現し、100〜kHzの帯域内で10-16}$レベルで感度を得る。
我々のSchr\"odinger's cat-assisted detection (SCaD) スキームは、以前の結果よりも大幅に改善され、新しい物理学の量子化探索における潜在的影響が期待できる。
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