論文の概要: Spatial superposition for a two-dimensional matter-wave interferometer in an inverted harmonic potential with gyroscopic rotational stability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.20949v1
• Date: Wed, 28 Jan 2026 19:00:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-30 16:22:49.386877
• Title: Spatial superposition for a two-dimensional matter-wave interferometer in an inverted harmonic potential with gyroscopic rotational stability
• Title（参考訳）: ジャイロスコープ回転安定性をもつ逆調和ポテンシャルにおける二次元物質波干渉計の空間重ね合わせ
• Authors: Ryan Rizaldy, Tian Zhou, Run Zhou, Anupam Mazumdar,
• Abstract要約: 本研究では、反転調和ポテンシャルにおけるナノダイアモンドの空間運動と回転運動の数学的モデルを提案する。 我々は自由度、すなわち自由度、偏差、偏差、回転の運動方程式を導出する。 その結果、線形段階の磁場プロファイルに磁場バイアス項を加えることは、古典的な運動方程式に影響を与えるが、ウェーブパケットの幅には影響しないことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3250382330151511
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This study presents a mathematical model of the spatial and rotational motion of a nanodiamond in an inverted harmonic potential to create a macroscopic quantum spatial superposition. The model is based on the Stern-Gerlach Interferometer (SGI) scheme, which utilises linear and quadratic magnetic fields to generate a harmonic potential (linear magnetic field) and a non-linear potential (non-linear/quadratic magnetic field). By incorporating two-dimensional dynamics into the model, we provide a more realistic and accurate depiction of nanoparticle dynamics in linear and inverted harmonic potentials and explore the interaction between motion in a two-dimensional plane. Importantly, we derive the equations of motion for the rotational degrees of freedom, i.e. libration, precession, and rotation. The results show that adding a magnetic-field bias term to the magnetic-field profile in the linear stage affects the classical equations of motion but does not affect the width of the wave packet. Moreover, the libration mode always forms a harmonic potential at each stage because the applied initial angular velocity is dominated by the nanoparticle's defect axis, making it more stable in the presence of the trap frequency in the orthogonal direction along the axis that enables the creation of a macroscopic quantum superposition.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、逆調和ポテンシャルのナノダイアモンドの空間運動と回転運動の数学的モデルを示し、マクロな量子空間重ね合わせを生成する。 このモデルはSGI(Stern-Gerlach Interferometer)方式に基づいており、これは線形磁場と二次磁場を利用して、高調波電位(線形磁場)と非線形電位(非線形磁場)を生成する。 モデルに二次元力学を組み込むことにより、線形および逆調和ポテンシャルにおけるナノ粒子力学のより現実的で正確な描写を提供し、二次元平面における運動間の相互作用を探索する。 重要なことは、自由度、すなわち解放、譲歩、回転の運動方程式を導出する。 その結果、線形段階の磁場プロファイルに磁場バイアス項を加えることは、古典的な運動方程式に影響を与えるが、ウェーブパケットの幅には影響しないことがわかった。 さらに、適用された初期角速度がナノ粒子の欠陥軸に支配されるため、各段階において常に調和ポテンシャルを形成するため、マクロ量子重ね合わせの生成を可能にする軸に沿った直交方向のトラップ周波数の存在下でより安定となる。

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