論文の概要: 50-km fiber interferometer for testing gravitational signatures in quantum interference
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.17022v2
- Date: Fri, 28 Nov 2025 09:51:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-01 15:47:02.710032
- Title: 50-km fiber interferometer for testing gravitational signatures in quantum interference
- Title（参考訳）: 量子干渉における重力信号測定のための50kmファイバー干渉計
- Authors: Haocun Yu, Dorotea Macri, Thomas Morling, Eleonora Polini, Thomas B. Mieling, Peter Barrow, Begüm Kabagöz, Xinghui Yin, Piotr T. Chruściel, Christopher Hilweg, Eric Oelker, Nergis Mavalvala, Philip Walther,
- Abstract要約: 単光子レベルで動作するマッハ・ツェンダーファイバー干渉計を50kmのテーブル上に実現したことを報告した。
この感度は、周波数範囲0.01Hzから5Hzの範囲で(6.18 pm 0.44)時間s10$ rad root-mean-square (RMS)の位相シフト信号を解くのに十分であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum mechanics and general relativity are the foundational pillars of modern physics, yet experimental tests that combine the two frameworks remain rare. Measuring optical phase shifts of massless photons in a gravitational potential provides a unique quantum platform to probe gravity beyond Newtonian descriptions, but laboratory-based interferometers have not yet reached the sensitivity needed to access this regime. Here, we report the realization of a 50-km table-top Mach-Zehnder fiber interferometer operating at the single-photon level, achieving a phase sensitivity of $4.42\times10^{-6}$ rad root-mean-square (RMS) within the frequency range of 0.01 Hz to 5 Hz. We demonstrate that this sensitivity is sufficient to resolve a phase-shift signal of $(6.18 \pm 0.44)\times10^{-5}$ rad RMS at 0.1 Hz, associated with a modulated gravity-induced signal. Our results establish a milestone for quantum sensing with large-scale optical interferometry, demonstrating the capability to detect gravitational redshifts in a local laboratory, thereby paving the way for testing quantum phenomena within general relativistic frameworks.
- Abstract（参考訳）: 量子力学と一般相対性理論は現代物理学の基礎的な柱であるが、2つの枠組みを組み合わせた実験的な実験は稀である。
重力ポテンシャルにおける質量を持たない光子の光学的位相シフトを測定することは、ニュートンの記述以上の重力を探査するためのユニークな量子プラットフォームを提供するが、研究所ベースの干渉計はまだこの状態にアクセスするのに必要な感度に達していない。
本稿では, 単一光子レベルで動作する50kmのテーブルトップMach-Zehnderファイバー干渉計の実現を報告し, 周波数範囲0.01Hzから5Hzの範囲で4.42\times10^{-6}$ rad root-mean-square (RMS) の位相感度を実現する。
この感度は6.18 \pm 0.44)\times10^{-5}$ rad RMSを0.1Hzで分解するのに十分であることを示す。
本研究は,大規模光干渉計による量子センシングのマイルストーンを確立し,局所実験室における重力赤方偏移の検出能力を実証し,一般相対論的な枠組みで量子現象をテストする方法を確立した。
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