論文の概要: Field-Tunable Meissner-Levitated Ferromagnetic Microsphere Sensor for Cryogenic Casimir and Short-Range Gravity Tests

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.13829v1
• Date: Sat, 14 Feb 2026 15:47:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-17 14:17:28.446251
• Title: Field-Tunable Meissner-Levitated Ferromagnetic Microsphere Sensor for Cryogenic Casimir and Short-Range Gravity Tests
• Title（参考訳）: 極低温カシミールおよび短距離重力試験のための磁場可変マイスナー共振型強磁性マイクロスフィアセンサ
• Authors: Yi-Chong Ren, Feng Xu, Wijnand Broer, Xiao-Jing Chen, Fei Xue,
• Abstract要約: サブミクロン分離における近接場力測定は、カシミール効果と仮説的短距離相互作用を探索することができる。 我々は,I型超伝導面上に強磁性微粒子をマイスナー浮上させる量子力勾配センサを提案する。 静電パッチ電位の抑制と渦電流の散逸のトレードオフを定量化し,ミリケルビン温度でSim 10-19,fluxrmN,Hz-1/2$のプロジェクトフォース感度を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.02406347252292
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Near-field force measurements at submicron separations can probe Casimir effects and hypothetical short-range interactions, but require cryogenic operation and stable, \textit{in situ} control of separation-dependent backgrounds. We propose a self-calibrating quantum force-gradient sensor in which a ferromagnetic microsphere is Meissner-levitated above a type-I superconducting plane, while a bias magnetic field reproducibly tunes the equilibrium gap for in situ separation scans without mechanical approach. The force gradient is encoded as a resonance-frequency shift tracked by a phase-locked loop, and the motion is read out with a SQUID-coupled, flux-tunable microwave resonator that provides adjustable measurement strength without optical heating. Using the input--output formalism, we derive the conditions for reaching the standard quantum limit (SQL) and identify a counterintuitive scaling law: because displacement-to-flux transduction increases with microsphere size, larger microspheres require fewer photons to reach the SQL, enabling a pathway to macroscopic quantum metrology. We quantify the trade-off between suppression of electrostatic patch potentials (via Au coating) and eddy-current dissipation, project force sensitivities of $\sim 10^{-19}\,\rm{N\,Hz^{-1/2}}$ at millikelvin temperatures, and outline protocols to extract Casimir pressure and constrain Yukawa-type deviations from Newtonian gravity over $0.1$--$10\,μ\mathrm{m}$.
• Abstract（参考訳）: サブミクロン分離における近接場力測定は、カシミール効果と仮説的短距離相互作用を探索することができるが、低温操作と分離に依存した背景の安定な \textit{in situ} 制御を必要とする。 In situ分離走査の平衡ギャップを機械的アプローチなしで再現的に調整しながら,I型超伝導面上に強磁性微粒子をマイスナー留置する自己校正型量子力勾配センサを提案する。 力勾配は位相同期ループによって追跡される共振周波数シフトとして符号化され、光加熱なしで測定強度を調整可能なSQUID結合型フラックス可変マイクロ波共振器で運動を読み出す。 インプット・アウトプット・フォーマリズムを用いて、標準量子限界(SQL)に達する条件を導出し、逆直観的スケーリング法則を導出する。 静電パッチ電位の抑制(Auコーティング)と渦流散逸のトレードオフの定量化,ミリケルビン温度でのプロジェクトフォース感度$\sim 10^{-19}\,\rm{N\,Hz^{-1/2}}$,およびカシミール圧力を抽出し,ニュートン重力による湯川型偏差を0.1-$10\,μ\mathrm{m}$で抑制するためのアウトラインプロトコルについて述べる。

関連論文リスト

• Experimental Proposal on Scalable Radio-Frequency Magnetometer with Trapped Ions [8.315103872142915]
  混合動的デカップリング法を利用したスケーラブルな捕捉イオン磁気センサを提案する。 周波数場に対する13$rmfT/sqrtrmHz$の感度を達成できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-10-26T03:47:25Z)
• Exploring molecular supersolidity via exact and mean-field theories: single microwave shielding [0.0]
  単一マイクロ波遮蔽下でのボソニック分子のためのGross-Pitaevskiiフレームワークを開発した。 正確な量子モンテカルロシミュレーションと比較した。 楕円型マイクロ波偏光は円筒対称系の方向依存超流動性を誘導することを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-22T17:25:39Z)
• Diamagnetic micro-chip traps for levitated nanoparticle entanglement experiments [0.0]
  QGEM(Quantum Gravity Mediated Entanglement)プロトコルは、非相対論的スケールで重力相互作用の量子性を探索する新しい方法を提供する。 マイクロファブリケートワイヤを用いた磁気トラップを用いてナノ粒子を捕捉し, 干渉干渉による絡み合い実験を行う。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-04T17:48:32Z)
• Thermal masses and trapped-ion quantum spin models: a self-consistent approach to Yukawa-type interactions in the $λ\!φ^4$ model [44.99833362998488]
  閉じ込められたイオン系における磁気の量子シミュレーションは、スピン間の相互相互作用を仲介するために結晶振動を利用する。 これらの相互作用は、フォノンが粗粒のクライン=ゴードン場によって記述される長波長相対論的理論によって説明できる。 レーザ冷却により制御できる熱効果は、相互作用するQFTにおける熱質量の出現を通じて、この流れを明らかにすることができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-10T12:59:07Z)
• A background-free optically levitated charge sensor [50.591267188664666]
  本稿では,浮動小数点物体を用いたセンサの性能を制限した双極子モーメント相互作用をモデル化し,除去する新しい手法を提案する。 実演として、これは電子のそれよりはるかに低い、未知の電荷の探索に適用される。 この手法の副産物として、浮遊物体の電磁特性を個別に測定することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-20T08:16:28Z)
• Continuous-Wave Frequency Upconversion with a Molecular Optomechanical Nanocavity [46.43254474406406]
  分子空洞光力学を用いて、サブマイクロワット連続波信号の$sim$32THzでのアップコンバージョンを、周囲条件下で可視領域に示す。 この装置は、少数の分子を収容するプラズモンナノキャビティで構成されている。入射場は、集合分子振動を共鳴的に駆動し、可視ポンプレーザーに光力学的変調を印加する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-07T06:23:14Z)
• Single-quadrature quantum magnetometry in cavity electromagnonics [0.0]
  キャビティ量子磁気学における超感度磁気センサの方式を提案する。 磁気双極子相互作用による磁気モードに結合した共振器内マイクロ波モードを提案する。 提案した磁気増幅器の感度は10-18T/sqrtHz$と推定される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-11T21:23:19Z)
• Ultralow mechanical damping with Meissner-levitated ferromagnetic microparticles [0.0]
  I型超伝導体上に浮遊するマイクロマグネットは低周波・低温で非常に低減衰であることを示す。 この結果から,超感度磁気センサの開発への道が開けられ,磁気メトリーや重力計への応用が期待できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2019-12-27T17:30:04Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。