論文の概要: A Spin-Based Pathway to Testing the Quantum Nature of Gravity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01586v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 16:18:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.77007
• Title: A Spin-Based Pathway to Testing the Quantum Nature of Gravity
• Title（参考訳）: スピンによる重力の量子的性質の検証
• Authors: Sougato Bose, Anupam Mazumdar, Roger Penrose, Ivette Fuentes, Marko Toroš, Ron Folman, Gerard J. Milburn, Myungshik Kim, Adrian Kent, A. T. M. Anishur Rahman, Cyril Laplane, Aaron Markowitz, Debarshi Das, Ethan Campos-Méndez, Eva Kilian, David Groswasser, Menachem Givon, Or Dobkowski, Peter Skakunenko, Maria Muretova, Yonathan Japha, Naor Levi, Omer Feldman, Damián Pitalúa-García, Jonathan M. H. Gosling, Ka-Di Zhu, Marco Genovese, Kia Romero-Hojjati, Ryan J. Marshman, Markus Rademacher, Martine Schut, Melanie Bautista-Cruz, Qian Xiang, Stuart M. Graham, James E. March, William J. Fairbairn, Karishma S. Gokani, Joseph Aziz, Richard Howl, Run Zhou, Ryan Rizaldy, Thiago Guerreiro, Tian Zhou, Jason Twamley, Chiara Marletto, Vlatko Vedral, Jonathan Oppenheim, Mauro Paternostro, Hendrik Ulbricht, Peter F. Barker, Thomas P. Purdy, M. V. Gurudev Dutt, Andrew A. Geraci, David C. Moore, Gavin W. Morley,
• Abstract要約: 本研究では、重力が2つのミクロンサイズの結晶を絡めることができるかどうかを確認することによって、重力の量子的性質をテストする実験を提案する。 この経路は、まず埋め込みスピンとスターン・ゲラッハ力を用いて各結晶のマクロ的な量子重ね合わせを作成することである。 これは、広範囲な理論的実現可能性の研究と量子技術の実験的進歩に基づいている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.052869256905295
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: A key open problem in physics is the correct way to combine gravity (described by general relativity) with everything else (described by quantum mechanics). This problem suggests that general relativity and possibly also quantum mechanics need fundamental corrections. Most physicists expect that gravity should be quantum in character, but gravity is fundamentally different to the other forces because it alone is described by spacetime geometry. Experiments are needed to test whether gravity, and hence space-time, is quantum or classical. We propose an experiment to test the quantum nature of gravity by checking whether gravity can entangle two micron-sized crystals. A pathway to this is to create macroscopic quantum superpositions of each crystal first using embedded spins and Stern-Gerlach forces. These crystals could be nanodiamonds containing nitrogen-vacancy (NV) centres. The spins can subsequently be measured to witness the gravitationally generated entanglement. This is based on extensive theoretical feasibility studies and experimental progress in quantum technology. The eventual experiment will require a medium-sized consortium with excellent suppression of decoherence including vibrations and gravitational noise. In this white paper, we review the progress and plans towards realizing this. While implementing these plans, we will further explore the most macroscopic superpositions that are possible, which will test theories that predict a limit to this.
• Abstract（参考訳）: 物理学における鍵となるオープン問題は、重力(一般相対性理論によって記述される)と他のあらゆるもの(量子力学によって記述される)を組み合わせる正しい方法である。 この問題は、一般相対性理論や量子力学にも基本的な補正が必要であることを示唆している。 ほとんどの物理学者は重力は性質上量子的であるべきだと考えているが、重力は時空幾何学によってのみ記述されるため、他の力と根本的に異なる。 重力、すなわち時空が量子的か古典的であるかをテストするには実験が必要である。 本研究では、重力が2つのミクロンサイズの結晶を絡めることができるかどうかを確認することによって、重力の量子的性質をテストする実験を提案する。 この経路は、まず埋め込みスピンとスターン・ゲラッハ力を用いて各結晶のマクロ的な量子重ね合わせを作成することである。 これらの結晶は窒素空孔(NV)中心を含むナノダイヤモンドである可能性がある。 その後、スピンは重力によって生じる絡みを観察するために測定される。 これは、広範囲な理論的実現可能性の研究と量子技術の実験的進歩に基づいている。 最終的な実験では、振動や重力騒音を含むデコヒーレンスの抑制に優れた中規模のコンソーシアムが必要となる。 この白書では、その進展と実現に向けた計画について概観する。 これらの計画を実装しながら、この限界を予測できる理論をテストすることができる最もマクロな重ね合わせをさらに探求する。

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