تمدد زمن الجاذبية كمورد في الاستشعار الكمي

تمدد زمن الجاذبية كمورد في الاستشعار الكمي

كارلو سيبولارو1,2,3فلامينيا جياكوميني4و Matteo GA Paris5,6

1مختبر تكنولوجيا الكم ، Dipartimento di Fisica Aldo Pontremoli ، Università degli Studi di Milano ، I-20133 ميلانو ، إيطاليا
2مركز فيينا لعلوم وتكنولوجيا الكم (VCQ) ، كلية الفيزياء ، جامعة فيينا ، Boltzmanngasse 5 ، A-1090 فيينا ، النمسا
3معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية (IQOQI) ، الأكاديمية النمساوية للعلوم ، Boltzmanngasse 3 ، A-1090 فيينا ، النمسا
4معهد المحيط للفيزياء النظرية ، 31 كارولين سانت ن ، ووترلو ، أونتاريو ، N2L 2Y5 ، كندا
5مختبر تكنولوجيا الكم ، Dipartimento di Fisica Aldo Pontremoli ، Università degli Studi di Milano ، I-20133 ميلانو ، إيطاليا
6INFN، Sezione di Milano، I-20133 Milano، Italy

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

تعد مقاييس التداخل بالساعة الذرية أداة قيمة لاختبار التفاعل بين نظرية الكم والجاذبية ، ولا سيما عن طريق قياس تمدد وقت الجاذبية في النظام الكمومي. هنا ، نتحرى ما إذا كان يمكن أيضًا استخدام تمدد وقت الجاذبية كمورد في نظرية المعلومات الكمومية. على وجه الخصوص ، نوضح أنه بالنسبة لمقياس التداخل السقوط الحر ومقياس التداخل Mach-Zehnder ، فإن تمدد وقت الجاذبية قد يعزز الدقة في تقدير تسارع الجاذبية لأوقات قياس التداخل الطويلة. لهذا الهدف ، يجب إجراء قياسات التداخل على كل من المسار ودرجات الحرية على مدار الساعة.

لقد أحدثت ميكانيكا الكم والنسبية العامة ثورة في طريقة فهمنا للعالم المادي ، وأدت إلى العديد من التطورات التكنولوجية. في السنوات الأخيرة ، كان الفيزيائيون يستكشفون كيف يمكن الجمع بين هاتين النظريتين لتحسين دقة القياسات الفيزيائية. تبحث هذه الورقة في فكرة أن تمدد زمن الجاذبية ، وهي ظاهرة نسبية نموذجية ، يمكن استخدامها بالاقتران مع التراكبات الكمومية لتعزيز دقة قياس ثابت الجاذبية وتغيراته.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] جوان ين ، يو-هواي لي ، شنغ كاي لياو ، منغ يانغ ، يوان كاو ، ليانغ زانغ ، جي غانغ رن ، وين كي كاي ، وي يو ليو ، شوانغ لين لي ، رونغ شو ، يونغ مي هوانغ ، Lei Deng و Li Li و Qiang Zhang و Nai-Le Liu و Yu-Ao Chen و Chao-Yang Lu و Xiang-Bin Wang و Feihu Xu و Jian-Yu Wang و Cheng-Zhi Peng و Artur K. Ekert و Jian- وي بان. "التشفير الكمي الآمن المستند إلى التشابك لمسافة تزيد عن 1,120 كيلومترًا". Nature 582 ، 501-505 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2401 ذ

[2] ديمتري جرين وهينينج سولير ويوفال أوريغ وفيكتور جاليتسكي. "كيف تستفيد من تكنولوجيا الكم بدون بناء حواسيب كمومية". القس الطبيعة فيز. 3 ، 150-152 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s42254-021-00290-ث

[3] صموئيل ل.برونستين وكارلتون إم كايفز. "المسافة الإحصائية وهندسة الحالات الكمومية". فيز. القس ليت. 72 ، 3439-3443 (1994).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.72.3439

[4] ماتيو جي إيه باريس. "تقدير الكم لتقنية الكم". المجلة الدولية للمعلومات الكمية 07 ، 125 - 137 (2009).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749909004839

[5] فيتوريو جيوفانيتي وسيث لويد ولورينزو ماكوني. "التقدم في علم القياس الكمي". Nature Photonics 5 ، 222–229 (2011).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2011.35

[6] J.-F. باسكوال سانشيز. "إدخال النسبية في أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية". آن. فيز. (لايبزيغ) 16 ، 258-273 (2007).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1002 / andp.200610229

[7] دانيال م. جرينبيرجر. "نظرية الجسيمات ذات الكتلة المتغيرة. I. الشكلية ". مجلة الفيزياء الرياضية 11 ، 2329 - 2340 (1970).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1665400

[8] كلاوس لاميرزال. "الاختبارات الكمية لأسس النسبية العامة". الجاذبية الكلاسيكية والكمية 15 ، 13-27 (1998).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​15/​1/​003

[9] هولجر مولر وأكيم بيترز وستيفن تشو. "قياس دقيق للانزياح الأحمر الثقالي عن طريق تداخل موجات المادة". طبيعة 463 ، 926-929 (2010).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature08776

[10] إم زيخ ، وأنا بيكوفسكي ، وإف كوستا ، و Č بروكنر. "التأثيرات النسبية العامة في التداخل الكمي" للساعات ". مجلة الفيزياء: سلسلة المؤتمرات 723 ، 012044 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-6596/​723/​1/​012044

[11] إيغور بيكوفسكي ، ماجدالينا زيش ، فابيو كوستا ، وشاسلاف بروكنر. "تمدد الوقت في النظم الكمومية وفك الترابط". جديد J. Phys. 19 ، 025011 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa5d92

[12] فيكتوريا شو ، مات جافي ، كريستيان د. باندا ، سوفوس إل كريستنسن ، لوجان دبليو كلارك ، وهولجر مولر. "سبر الجاذبية عن طريق الاحتفاظ بالذرات لمدة 20 ثانية". العلوم 366 ، 745-749 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aay6428

[13] ألبرت رورة. "الانزياح الأحمر الثقالي في قياس التداخل على مدار الساعة الكمومية". فيز. القس X 10 ، 021014 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.021014

[14] ألبرت رورا ، وكريستيان شوبرت ، ودينيس شليبرت ، وإرنست م.راسل. "قياس تمدد وقت الجاذبية مع التراكب الكمي غير الموضعي". فيز. القس د 104 ، 084001 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.104.084001

[15] فابيو دي بومبو ، وكريستيان أوفريخت ، وألكسندر فريدريش ، وإينو جيزي ، وولفجانج بي شلايش ، وويليام ج.أونرو. "اختبارات الانزياح الأحمر الثقالي باستخدام الساعات الذرية ومقاييس التداخل الذري". PRX كوانتوم 2 ، 040333 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040333

[16] ماجدالينا زيش ، فابيو كوستا ، إيغور بيكوفسكي ، وشاسلاف بروكنر. "رؤية قياس التداخل الكمي كشاهد على الوقت المناسب للنسبية العامة". نات. كومون. 2 ، 505 (2011).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1498

[17] إيغور بيكوفسكي ، ماجدالينا زيش ، فابيو كوستا ، وشاسلاف بروكنر. "فك الترابط العالمي بسبب تمدد وقت الجاذبية". فيزياء الطبيعة 11 ، 668-672 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3366

[18] H. Salecker و EP Wigner. "القيود الكمية لقياس مسافات الزمان والمكان". فيز. القس 109 ، 571-577 (1958).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.109.571

[19] إستيبان كاسترو-رويز ، فلامينيا جياكوميني ، أليسيو بيلنشيا ، وشاسلاف بروكنر. "الساعات الكمومية والتوطين الزمني للأحداث في وجود أنظمة الجاذبية الكمومية". اتصالات الطبيعة 11 ، 2672 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16013-1

[20] كيران إي خوسلا وناتاشا ألتاميرانو. "الكشف عن فك الترابط التثاقلي مع الساعات: حدود الاستبانة الزمنية من نموذج القناة الكلاسيكية للجاذبية". فيز. القس أ 95 ، 052116 (2017).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.052116

[21] ماجدالينا زيش ، فابيو كوستا ، إيغور بيكوفسكي ، وشاسلاف بروكنر. "نظرية بيل للنظام الزمني". نات. كومون. 10 ، 1-10 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-11579-X

[22] إستيبان كاسترو-رويز ، فلامينيا جياكوميني ، أليسيو بيلنشيا ، وشاسلاف بروكنر. "الساعات الكمومية والتوطين الزمني للأحداث في وجود أنظمة الجاذبية الكمومية". نات. كومون. 11 ، 1-12 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16013-1

[23] شيشير كانديلوال ، ماكسيميليان بي لوك ، وميشا بي وودز. "تعديلات كمية عالمية لتمدد الوقت النسبي العام في الساعات غير المحددة". الكم 4 ، 309 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-08-14-309

[24] الكسندر ر. اتش. سميث ومهدي احمدي. "الساعات الكمومية تراقب تمدد الوقت الكلاسيكي والكمي". نات. كومون. 11 ، 1-9 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-18264-4

[25] بيوتر ت.جروتشوسكي ، وألكسندر آر إتش سميث ، وأندريه دراجان ، وكاسبر دوبسكي. "تمدد الوقت الكمي في الأطياف الذرية". فيز. Rev. Research 3، 023053 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.023053

[26] فلامينيا جياكوميني. "الأطر المرجعية الكمية للزمكان والتراكبات في الأوقات المناسبة". الكم 5 ، 508 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-22-508

[27] جيرمان توبار وسيمون هاين وفابيو كوستا وماغدالينا زيش. "معادلة الكتلة والطاقة في الحالات الكمومية المرتبطة بالجاذبية للنيوترون" (2022). arXiv: 2112.03303.
أرخايف: 2112.03303

[28] Luigi Seveso و Matteo GA Paris. "هل يمكن أن تفي المجسات الكمومية بمبدأ التكافؤ الضعيف؟". حوليات الفيزياء 380 ، 213-223 (2017).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2017.03.021

[29] لويجي سيفيسو وفاليريو بيري وماتيو جي إيه باريس. "هل تنطبق عالمية السقوط الحر على حركة المجسات الكمومية؟". مجلة الفيزياء: CS 880، 012067 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-6596/​880/​1/​012067

[30] ماجدالينا زيخ وشاسلاف بروكنر. "الصيغة الكمية لمبدأ تكافؤ أينشتاين". فيزياء الطبيعة 14 ، 1027-1031 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-018-0197-6

[31] كارلو سيبولارو وفلامينيا جياكوميني. "يمكن التحقق من التعميم الكمي لمبدأ تكافؤ أينشتاين مع الساعات المتشابكة كأطر مرجعية كمومية" (2021). arXiv: 2112.03303.
أرخايف: 2112.03303

[32] مهدي أحمدي ، وديفيد إدوارد بروشي ، وإيفيت فوينتيس. "المقاييس الكمومية لمجالات الكم النسبية". فيز. القس د 89 ، 065028 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.89.065028

[33] ياو ياو ، وشينغ شياو ، ولي قه ، وشياو غوانغ وانغ ، وتشانغ بو صن. "معلومات الصيد الكمي في أطر غير ذاتية". فيز. القس أ 89 ، 042336 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042336

[34] مهدي أحمدي ، وديفيد إدوارد بروشي ، وكارلوس سابين ، وجيراردو أديسو ، وإيفيت فوينتيس. "مقياس الكم النسبي: استغلال النسبية لتحسين تقنيات القياس الكمي". التقارير العلمية 4 ، 4996 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / srep04996

[35] دومينيك هوسلر وبيتر كوك. "تقدير المعلمة باستخدام حالات NOON عبر قناة كمية نسبية". فيز. القس أ 88 ، 052112 (2013).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.052112

[36] ماريونا أسباش ، جيراردو أديسو ، وإيفيت فوينتيس. "التقدير الكمي الأمثل لتأثير أونروه هوكينج". فيز. القس ليت. 105 ، 151301 (2010).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.151301

[37] Jieci Wang و Zehua Tian و Jiliang Jing و Heng Fan. "قياس الكم وتقدير تأثير Unruh". التقارير العلمية 4 ، 7195 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / srep07195

[38] ماجدالينا زيش ، ووكاسز رودنيكي ، وإيجور بيكوفسكي. "كتلة الجاذبية للأنظمة المركبة". فيز. القس D 99 ، 104029 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.99.104029

[39] أندرو د. لودلو ، ومارتن إم بويد ، وجون يي ، وإي بيك ، وبو شميت. "الساعات الذرية الضوئية". القس وزارة الدفاع. فيز. 87 ، 637-701 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.87.637

[40] ميخائيل كريتسوتاكيس ، وستيوارت س. زيجيتي ، وجاكوب أ.ديننغهام ، وسيمون أ. هاين. "قياس الجاذبية الموجة المادة الأمثل". فيز. القس أ 98 ، 023629 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.023629

[41] دانيال كارني ، توماس سيسيل ، جون إليس ، آر إف جارسيا رويز ، أندرو أ. جيراسي ، ديفيد هانك ، جايسون هوجان ، نيكولاس ر. ماريانا س.سافرونوفا. "Snowmass 2021: أجهزة الاستشعار الكمومية لعلم الكبد - مقاييس التداخل ، والميكانيكا ، والفخاخ ، والساعات" (2022). arXiv: 2203.07250.
أرخايف: 2203.07250

[42] جينغ ليو وهايدونغ يوان وشياو مينغ لو وشياوجوانغ وانغ. "مصفوفة معلومات الصيد الكمي وتقدير متعدد العوامل". مجلة الفيزياء أ: الرياضيات والنظرية 53 ، 023001 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ab5d4d

[43] F. Albarelli ، M. Barbieri ، MG Genoni ، و I. Gianani. "منظور حول القياس الكمي متعدد العوامل: من الأدوات النظرية إلى التطبيقات في التصوير الكمي". رسائل الفيزياء أ 384 ، 126311 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2020.126311

[44] جيه جيه ساكوراي وجيم نابوليتانو. "ميكانيكا الكم الحديثة". صحافة جامعة كامبرج. (2020). 3 طبعة.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / 9781108587280

[45] لويجي سيفيسو وفاليريو بيري وماتيو جي إيه باريس. "حدود الكم لاستشعار الكتلة في مجال الجاذبية". مجلة الفيزياء أ: الرياضيات والنظرية 50 ، 235301 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa6cc5

دليلنا يستخدم من قبل

[1] جيرمان توبار ، وسيمون هاين ، وفابيو كوستا ، وماغدالينا زيش ، "معادلة الكتلة للطاقة في الحالات الكمومية المرتبطة بالجاذبية للنيوترون" ، Physical Review A 106 5، 052801 (2022).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2023-03-14 13:09:08). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2023-03-14 13:09:03).

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم