論文の概要: Neutralization of Levitated Charged Nanodiamond: Towards matter-wave interferometry with massive objects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.15625v1
• Date: Thu, 21 Aug 2025 14:50:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-22 16:26:46.371287
• Title: Neutralization of Levitated Charged Nanodiamond: Towards matter-wave interferometry with massive objects
• Title（参考訳）: 浮遊荷電ナノダイアモンドの中性化-大質量物体を用いた物質-波干渉法を目指して-
• Authors: Sela Liran, Or Dobkowski, Rafael Benjaminov, Peter Skakunenko, Michael Averbukh, Yaniv Bar-Haim, David Groswasser, Joshua H. Baraban, Ron Folman,
• Abstract要約: 紫外光電子分光法による浮遊ナノダイヤモンドの中和を実証した。 針状ポールトラップ内のナノダイアモンドを0.5,Torrの圧力で個別に単電子電荷操作することを示した。 これはナノダイアモンド空間干渉計の実現に向けた重要な一歩となる。
• 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 demonstrate the neutralization of levitated nanodiamonds using ultraviolet photoemission, and characterize the dependence of this process on both the illumination wavelength and particle size. Furthermore, we demonstrate discrete, single-electron charge manipulation of levitated nanodiamond in a needle Paul trap at a pressure of 0.5\,Torr. Finally, we demonstrate fast neutralization of levitated nanodiamonds, achieving a neutralization rate much faster than the state of the art. As neutralization is crucial to avoid spatial decoherence, this constitutes a significant step towards the realization of a nanodiamond spatial interferometer. We would be happy to make available more details upon request.
• 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。 本研究では、紫外光電子分光法による浮遊ナノダイヤモンドの中和を実証し、この過程が光波長と粒子径の両方に依存することを特徴付ける。 さらに, 針状ポールトラップ内のナノダイアモンドの0.5\,Torrの圧力で, 離散的, 単電子電荷操作を実演した。 最後に, 浮遊ナノダイアモンドの高速中和を実証し, 最先端技術よりも高速に中和速度を達成した。 空間デコヒーレンスを避けるために中性化が不可欠であるため、これはナノダイアモンド空間干渉計の実現に向けた重要なステップとなる。 リクエストに応じてさらに詳細が得られて嬉しいです。

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