論文の概要: The Apparatus Strikes Back: Momentum Conservation and the Cost of Spatial Superpositions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08819v1
• Date: Thu, 09 Jul 2026 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-13 14:47:12.720975
• Title: The Apparatus Strikes Back: Momentum Conservation and the Cost of Spatial Superpositions
• Title（参考訳）: 機器が後退する: モメンタムの保全と空間的重畳のコスト
• Authors: Lucas C. Céleri, Diogo O. Soares-Pinto, Daniel A. Turolla Vanzella,
• Abstract要約: 本稿では,運動量保存と準備装置の量子的性質から生じる普遍的制約について論じる。 質量がM$の装置では、コヒーレンスを保存するためには、リコイルの変位は、装置中心のマス状態のコヒーレンスの長さよりも小さく保たなければならない。 我々の主な結果は、重いマクロ装置の反動が、プランク質量よりかなり低い質量を持つ粒子の空間的重ね合わせのコヒーレンスに驚くほど強い制約を課すことである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Preparing massive particles in coherent spatial superpositions is a central objective of modern quantum science, motivated by applications ranging from fundamental tests of quantum mechanics and gravity to quantum-enhanced sensing. The experimental difficulty of realizing such superpositions is usually attributed to environmental decoherence mechanisms whose impact depends on the details of the experimental implementation. Here we identify a universal constraint arising from momentum conservation and the quantum nature of the preparation apparatus. Any protocol that places a particle of mass $m$ in a spatial superposition with separation $d$ necessarily entangles the particle with the center-of-mass degree of freedom of the apparatus responsible for the splitting. The resulting recoil displacement, fixed by conservation of the mass dipole moment, reduces the coherence of the particle when the apparatus is not included as part of the quantum system. For an apparatus of mass $M$, preserving coherence requires the recoil displacement to remain smaller than the coherence length of the apparatus center-of-mass state, leading to a quantitative bound expressible as a constraint on its temperature and on how rigidly the apparatus is anchored to the laboratory frame. We analyze the implications of this bound for current matter-wave interferometry experiments, proposals for gravitationally mediated entanglement, and tests of quantum mechanics near the Planck scale. Our main result, which may seem counterintuitive, is that the recoil of even heavy macroscopic apparatuses can pose a surprisingly strong constraint on the coherence of spatial superpositions of particles with masses well below the Planck mass. Finally, we discuss why the resulting limitation should be regarded as a conservative estimate and under which conditions it can be interpreted as an instance of false decoherence.
• Abstract（参考訳）: コヒーレントな空間重畳に大量の粒子を準備することは現代の量子科学の中心的な目的であり、量子力学や重力の基本的なテストから量子強調センシングまで、様々な応用によって動機付けられている。 このような重ね合わせを実現するための実験的な困難さは、通常、実験実施の詳細に依存する環境デコヒーレンス機構に起因している。 ここでは、運動量保存と準備装置の量子的性質から生じる普遍的な制約を同定する。 分離$d$を持つ空間的重ね合わせに質量$m$の粒子を配置する任意のプロトコルは、粒子を分裂の原因となる装置の中心的な自由度で絡み合わせる。 その結果、質量双極子モーメントの保存によって固定されたリコイル変位は、装置が量子系の一部として含まれていないときに粒子のコヒーレンスを減少させる。 質量$M$の装置の場合、コヒーレンスを保存するためには、リコイル変位が装置中心のコヒーレンスの長さよりも小さく保たなければならない。 我々は、現在の物質波干渉実験、重力によって媒介される絡み合いの提案、プランクスケール付近での量子力学のテストにおいて、この境界がもたらす意味を分析した。 我々の主な結果は直感的に思えるかもしれないが、重いマクロ装置の反動は、プランク質量よりかなり低い質量を持つ粒子の空間重畳のコヒーレンスに驚くほど強い制約を課す可能性がある。 最後に、結果の限界を保守的な推定とみなすべき理由と、その条件を偽のデコヒーレンスの例と解釈できるのかについて議論する。

関連論文リスト

• Quantum optomechanics of lossy bodies: general approach and structured squeezed vacuum effects [51.56484100374058]
  外部量子照明下での自由空間における巨視的損失物体が経験する全体的な光学的力について検討する。 散乱場を異方性で多重モードの圧縮真空状態で駆動することにより、電磁量子ゆらぎの空間的プロファイルを設計して、回転対称性の破れを示すことができる。 我々は、熱平衡の制約を超えて動作するマクロ量子光学の一般的な定式化を確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-04-07T13:25:43Z)
• Experimental Blueprint for Distinguishing Decoherence from Objective Collapse [0.0]
  ナノスフィアの質量運動の中心に制御可能なシュロディンガー・キャット状態を生成することができる浮遊型オプティメカル・プラットフォームを提案する。 包括的なマスター方程式は、ガス衝突、黒体放射、光子・反動のノイズを包含し、校正された環境ベースラインを確立する。 ベイズ推定プロトコルは、環境騒音から崩壊誘起過剰なデコヒーレンスを識別するために概説される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-12-02T14:47:41Z)
• Table-top nanodiamond interferometer enabling quantum gravity tests [34.82692226532414]
  テーブルトップナノダイアモンドを用いた干渉計の実現可能性について検討する。 安定した質量を持つ物体の量子重ね合わせを頼りにすることで、干渉計は小さな範囲の電磁場を利用することができるかもしれない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-31T17:20:59Z)
• Partial confinement in a quantum-link simulator [25.949731736282295]
  我々はスピン-1量子リンクモデルが部分閉じ込めを探索するための優れたプラットフォームを提供することを示した。 我々は、平衡力学と非平衡力学の両方の文脈において、部分閉じ込めから生じる物理学を包括的に研究する。 我々の研究は、最先端の人工量子システムにおける閉じ込め関連物理学の研究に、シンプルで実現可能なルーチンを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-28T06:55:08Z)
• Essential role of destructive interference in the gravitationally induced entanglement [0.0]
  本稿では,重力誘起絡み合いを純粋な干渉効果として解析する。 非最大エンタングル状態は実験的試験に極めて効果的である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-09T12:24:32Z)
• Macroscopic Quantum Superpositions via Dynamics in a Wide Double-Well Potential [0.0]
  本稿では, 浮遊粒子の質量中心をマクロ量子状態に高速に形成するための実験的提案を行う。 この状態は、粒子が突然のハーモニックトラップのスイッチオフ後、静的な二重井戸ポテンシャルで進化させることによって作成される。 2つの粒子がそれぞれのポテンシャル井戸で進化し、ノイズやデコヒーレンスの集合的源の影響を緩和する可能性を強調した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-14T15:00:55Z)
• Constraints on probing quantum coherence to infer gravitational entanglement [0.0]
  重力を介する絡み合い生成は、これまでのところ、潜在的な実験の鍵となる要素であると考えられる。 原子上でのみ測定を行うことで、この絡み合いの発生を検証するためのコヒーレンス再生試験が提案されている。 このようなプロトコルの定式化を探求し、特に熱励起性の高い半古典的モデルで、絡み合いの概念が存在しない場合にも、同じ実験的なシグネチャが与えられていることを見いだす。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-15T15:29:35Z)
• Detectable Signature of Quantum Friction on a Sliding Particle in Vacuum [58.720142291102135]
  粒子の量子コヒーレンス劣化における量子摩擦の痕跡を示す。 量子摩擦センサとして粒子が獲得した累積幾何位相を用いることを提案する。 実験的に実行可能なスキームは、非接触摩擦の検出に新たな最適化を引き起こす可能性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-22T16:25:27Z)
• Enhanced decoherence for a neutral particle sliding on a metallic surface in vacuum [68.8204255655161]
  非接触摩擦は移動原子の脱コヒーレンスを高めることを示す。 我々は,コヒーレンスの速度依存性によるデコヒーレンス時間を間接的に測定することで,量子摩擦の存在を実証できることを示唆した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-06T17:34:35Z)
• Entanglement between Distant Macroscopic Mechanical and Spin Systems [0.0]
  絡み合いは多部量子系の重要な性質である。 マクロと異種系の絡み合いの生成は、量子科学において進行中の取り組みである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-25T10:41:00Z)

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。