論文の概要: Design of high-efficiency UHV loading of nanodiamonds into a Paul trap: Towards Matter-Wave Interferometry with Massive Objects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.14722v1
- Date: Wed, 20 Aug 2025 14:01:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-21 16:52:41.473346
- Title: Design of high-efficiency UHV loading of nanodiamonds into a Paul trap: Towards Matter-Wave Interferometry with Massive Objects
- Title（参考訳）: ポールトラップへのナノダイアモンドの高効率UHV負荷設計-質量物体を用いた物質波干渉法を目指して-
- Authors: Rafael Benjaminov, Sela Liran, Or Dobkowski, Yaniv Bar-Haim, Michael Averbukh, Ron Folman,
- Abstract要約: 質量粒子を持つ物質波干渉計は、多くの基本的なアイデアをテストすることができる。
我々はナノダイアモンドを粒子として利用することに集中し、NDにStern-Gerlach力とともに埋め込まれたスピンを時空の閉ループを達成する。
- 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: Quantum mechanics (QM) and General relativity (GR), also known as the theory of gravity, are the two pillars of modern physics. A matter-wave interferometer with a massive particle, can test numerous fundamental ideas, including the spatial superposition principle - a foundational concept in QM - in completely new regimes, as well as the interface between QM and GR, e.g., testing the quantization of gravity. Consequently, there exists an intensive effort to realize such an interferometer. While several paths are being pursued, we focus on utilizing nanodiamonds as our particle, and a spin embedded in the ND together with Stern-Gerlach forces, to achieve a closed loop in space-time. There is a growing community of groups pursuing this path [1]. We are posting this technical note (as part of a series of seven such notes), to highlight our plans and solutions concerning various challenges in this ambitious endeavor, hoping this will support this growing community. In this work, we review current methods for loading nanodiamonds into a Paul trap, and their capabilities and limitations regarding our application. We also present our experiments on loading and launching nanodiamonds using a vibrating piezoelectric element and by electrical forces. Finally, we present our design of a novel nanodiamond loading method for ultra-high-vacuum experiments. As the production of highly accurate, high-purity nanodiamonds with a single NV required for interferometric measurements is expected to be expensive, we put emphasis on achieving high loading efficiency, while loading the charged ND into a Paul trap in ultra-high vacuum.
- Abstract（参考訳）: 量子力学(QM)と一般相対性理論(GR)は、現代の物理学の2つの柱である。
質量粒子を持つ物質波干渉計は、空間重畳原理(QMの基本概念)やQMとGRの界面、例えば重力の量子化の試験など、多くの基本的な概念をテストすることができる。
そのため、このような干渉計を実現するための努力が集中的に行われている。
いくつかの経路が追求されているが、我々はナノダイアモンドを粒子として利用することに集中しており、NDにStern-Gerlach力とともに埋め込まれたスピンは、時空で閉じたループを達成する。
この道を追求するグループのコミュニティが増えている[1]。
我々は、この野心的な取り組みにおける様々な課題に関する私たちの計画と解決策を強調し、この成長するコミュニティをサポートすることを願っている。
本稿では, ナノダイアモンドをポールトラップにロードする現在の方法と, アプリケーションに関する機能と限界について概説する。
また、振動する圧電素子と電気力によるナノダイアモンドの積み込みおよび打ち上げ実験を行った。
最後に,超高真空実験のための新しいナノダイアモンド負荷法の設計について述べる。
インターフェロメトリ測定に要する単一NVの高精度高純度ナノダイアモンドの製造はコストがかかることが期待されているため,超高真空中において荷電NDをポールトラップに装填しながら高負荷効率を実現することを強調した。
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