論文の概要: Random Acceleration Noise on Stern-Gerlach Interferometry in a Harmonic Trap

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.21288v1
• Date: Tue, 24 Feb 2026 19:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.572543
• Title: Random Acceleration Noise on Stern-Gerlach Interferometry in a Harmonic Trap
• Title（参考訳）: 高調波路におけるスターン・ゲルラッハ干渉計のランダム加速度雑音
• Authors: Sneha Narasimha Moorthy, Andrew Geraci, Sougato Bose, Anupam Mazumdar,
• Abstract要約: 窒素空孔を埋め込んだナノ粒子に対する1ループStern-Gerlach型物質波干渉計のデコヒーレンスを解析した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We analyze decoherence in a one-loop Stern--Gerlach--type matter-wave interferometer for a massive nanoparticle embedded with a nitrogen vacancy (NV)-centred nanodiamond evolving under an effective harmonic-oscillator dynamics in a magnetic-field gradient. We assume that the Stern-Gerlach interferometer is subjected to a random acceleration noise external to the system. This could be along the direction of the superposition at an angle which can be varied. We quantify dephasing from two noise channels: fluctuations in the external acceleration $a(t)$ magnitude and direction as specified by the tilt angle $θ_0(t)$ between the superposition axis and the acceleration. At the level of the action, we treat these two external noise as stochastic inputs, and compute the resulting stochastic arm-phase difference, and obtain the dephasing rate $Γ$ using the Wiener--Khinchin theorem. For a white noise and a coherence target $Γτ\leq 1$ and by assuming that we finish the one-loop interferometer within $τ=2π/ω_0\simeq 0.015~\mathrm{s}$, for a reasonable choice of the magnetic field gradient, $η_0=6\times 10^{3}~\mathrm{T\,m^{-1}}$ and mass of the nanodiamond, $m=10^{-15}~\mathrm{kg}$) to create a superposition size of $Δx\sim 1$nm. We find $\sqrt{\mathcal{S}_{aa}}\lesssim \mathcal{O}(10^{-11})~\mathrm{m\,s^{-2}\,Hz^{-1/2}}$ even if we take the external acceleration, $a=0~{\rm ms^{-2}}$ and $θ_0=0^\circ$ (along the dirction of the superposition), and $\sqrt{\mathcal{S}_{θθ}}\lesssim \mathcal{O}(10^{-10})~\mathrm{rad\,Hz^{-1/2}}$ for $a=g= 9.81~\mathrm{m\,s^{-2}}$ and $θ_0=0^\circ$ (superposition direction is perpendicular to the Earth's gravity). We have also found an operating regime where the acceleration noise can be minimized by either varying $θ_0$ or $a$ for a fixed set of other experimental parameters.
• Abstract（参考訳）: 窒素空孔(NV)中心のナノダイアモンドを埋め込んだ大型ナノ粒子に対する1ループStern-Gerlach型物質波干渉計のデコヒーレンス解析を行った。 我々は、Stern-Gerlach干渉計は、システム外部のランダムな加速度雑音を受けると仮定する。 これは、変化可能な角度での重ね合わせの方向に沿ったものかもしれない。 重畳軸と加速度の間の傾き角$θ_0(t)$で指定された、外部加速度$a(t)$等級のゆらぎと方向の2つのノイズチャネルからのデフォーカスを定量化する。 作用のレベルでは、これらの2つの外部ノイズを確率的入力として扱い、結果として生じる確率的アーム位相差を計算し、ウィーナー-ヒンチンの定理を用いて、デファーズレート$$を得る。 ホワイトノイズとコヒーレンスターゲットの$ τ\leq 1$と、磁場勾配の合理的な選択に対して$τ=2π/ω_0\simeq 0.015~\mathrm{s}$、$η_0=6\times 10^{3}~\mathrm{T\,m^{-1}}$とナノダイアモンドの質量、$m=10^{-15}~\mathrm{kg}$と仮定して、$Δx\sim 1$nmの重ね合わせサイズを作る。 a=0~{\rm ms^{-2}}$ と $θ_0=0^\circ$ と $\sqrt{\mathcal{S}_{θθ}}\lesssim \mathcal{O}(10^{-10})~\mathrm{rad\,Hz^{-1/2}} for $a=g=9.81~\mathrm{m\,s^{-2}}$ と $θ_0=0^\circ$ は地球の重力に垂直な方向である。 また、他の実験パラメータの固定セットに対して$θ_0$ または $a$ で加速度雑音を最小化できる演算系も発見された。

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