1Département de physique, Université catholique pontificale de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 22451-900, Brésil
2Istituto del Consiglio Nazionale delle Ricerche, OVI, Italie
3Departament de Física Quàntica i Astrofísica, Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Martí i Franquès 1, E-08028 Barcelone, Espagne
4Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, États-Unis
5Dipartimento di Matematica e Fisica “E. De Giorgi”, Università del Salento, and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italie
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Abstract
La description effective de la gravité par la théorie quantique des champs, malgré sa non-renormalisabilité, permet des prédictions au-delà de la relativité générale classique. Alors que nous entrons dans l'ère de l'astronomie des ondes gravitationnelles, une question importante et opportune est de savoir si des prédictions quantiques mesurables qui s'écartent de la gravité classique, analogues aux effets de l'optique quantique qui ne peuvent être expliqués par l'électrodynamique classique, peuvent être trouvées. Dans ce travail, nous étudions les signatures quantiques dans les ondes gravitationnelles à l'aide d'outils de l'optique quantique. Les ondes gravitationnelles cohérentes comprimées, qui peuvent présenter des statistiques de graviton sous-poissoniennes, peuvent améliorer ou supprimer le signal mesuré par un interféromètre, un effet caractéristique de la compression quantique. De plus, nous montrons que les états quantiques des ondes gravitationnelles gaussiennes peuvent être reconstruits à partir de mesures sur un ensemble de champs optiques interagissant avec une seule copie de l'onde gravitationnelle, ouvrant ainsi la possibilité de détecter des caractéristiques quantiques de la gravité au-delà de la relativité générale classique.
Image en vedette : Détection quantique des états quantiques des ondes gravitationnelles.
Résumé populaire
Penser par analogie, cependant, détecter des photons n'est pas le seul moyen de prouver la nature mécanique quantique de l'électromagnétisme. L'optique quantique nous a appris que les fluctuations de champ quantique sont mesurables dans des états de lumière macroscopiques - par exemple des états comprimés et cohérents comprimés - grâce à la détection classique linéaire telle que les mesures homodynes et hétérodynes. Cette idée nous a conduit à rechercher des effets quantiques macroscopiques des ondes gravitationnelles mesurables quelle que soit notre capacité à détecter les gravitons. En résumé, nous posons la question : quelles prédictions de la description quantique effective de la gravité s'écartant de la relativité générale classique pourraient être détectées dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles ?
Dans le présent travail, nous rapportons certains de nos derniers résultats pour tenter de répondre à cette question. Nous montrons que dans la description de la théorie du champ effectif à basse énergie de la gravité, il existe des états quantiques d'ondes gravitationnelles - notamment des états cohérents comprimés - qui pourraient provoquer des effets non classiques mesurables à l'aide de détecteurs interférométriques actuels ou futurs tels que LIGO et VIERGE. La génération de tels états quantiques d'ondes gravitationnelles reste inconnue et il reste encore beaucoup à faire, mais notre travail ouvre la voie à une recherche phénoménologique de tels effets, qui, compte tenu de la nature non linéaire de la gravité d'Einstein, pourraient être produits en astrophysique à champ fort. événements. S'ils sont détectés, les effets que nous décrivons fournissent une preuve irréfutable de la nature mécanique quantique de la gravité, ouvrant ainsi la voie à des mesures expérimentales de l'espace-temps quantique.
► Données BibTeX
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Cité par
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Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2022-12-19 16:04:20). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.
Impossible de récupérer Données de référence croisée lors de la dernière tentative 2022-12-19 16:04:18: Impossible de récupérer les données citées par 10.22331 / q-2022-12-19-879 de Crossref. C'est normal si le DOI a été enregistré récemment.
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