1Departamento de Física, Pontificia Universidad Católica de Río de Janeiro, Río de Janeiro 22451-900, Brasil
2Istituto del Consiglio Nazionale delle Ricerche, OVI, Italia
3Departamento de Física Quàntica i Astrofísica, Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Martí i Franquès 1, E-08028 Barcelona, España
4Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, Berkeley, CA 94720, EE. UU.
5Departamento de Matemática y Física “E. De Giorgi”, Università del Salento, e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italia
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Resumen
La descripción efectiva de la gravedad de la teoría cuántica de campos, a pesar de su no renormalización, permite predicciones más allá de la relatividad general clásica. A medida que ingresamos en la era de la astronomía de ondas gravitacionales, una pregunta importante y oportuna es si se pueden encontrar predicciones cuánticas medibles que se aparten de la gravedad clásica, análogas a los efectos de la óptica cuántica que no pueden explicarse mediante la electrodinámica clásica. En este trabajo, investigamos firmas cuánticas en ondas gravitacionales utilizando herramientas de óptica cuántica. Las ondas gravitacionales coherentes comprimidas, que pueden exhibir estadísticas de gravitón subpoissonianas, pueden mejorar o suprimir la señal medida por un interferómetro, un efecto característico de la compresión cuántica. Además, mostramos que los estados cuánticos de ondas gravitacionales gaussianas pueden reconstruirse a partir de mediciones sobre un conjunto de campos ópticos que interactúan con una sola copia de la onda gravitacional, lo que abre la posibilidad de detectar características cuánticas de la gravedad más allá de la relatividad general clásica.
Imagen destacada: Detección cuántica de estados cuánticos de ondas gravitacionales.
Resumen popular
Pensando por analogía, sin embargo, la detección de fotones no es la única forma de probar la naturaleza mecánica cuántica del electromagnetismo. La óptica cuántica nos ha enseñado que las fluctuaciones del campo cuántico se pueden medir en estados macroscópicos de la luz, por ejemplo, estados comprimidos y coherentes comprimidos, a través de la detección clásica lineal, como las mediciones homodinas y heterodinas. Esta idea nos ha llevado a la búsqueda de efectos cuánticos macroscópicos de ondas gravitacionales medibles independientemente de nuestra capacidad para detectar gravitones. En resumen, hacemos la pregunta: ¿qué predicciones de la descripción cuántica efectiva de la gravedad que parten de la relatividad general clásica podrían detectarse en los detectores de ondas gravitacionales?
En el presente trabajo, reportamos algunos de nuestros últimos resultados en el intento de responder tal pregunta. Mostramos que dentro de la descripción de la gravedad de la teoría del campo efectivo de baja energía, existen estados cuánticos de ondas gravitacionales, en particular estados coherentes comprimidos, que podrían causar efectos no clásicos medibles utilizando detectores interferométricos actuales o del futuro cercano, como LIGO y VIRGO. La generación de tales estados cuánticos de ondas gravitacionales sigue siendo desconocida y aún queda mucho por investigar, pero nuestro trabajo allana el camino para una búsqueda fenomenológica de tales efectos, que dada la naturaleza no lineal de la gravedad de Einstein podrían producirse en campos astrofísicos fuertes. eventos. Si se detectan, los efectos que describimos proporcionan una prueba irrefutable de la naturaleza mecánica cuántica de la gravedad, abriendo así el camino a las mediciones experimentales del espacio-tiempo cuántico.
► datos BibTeX
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Citado por
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Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2022-12-19 16:04:20). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.
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