Entanglement-enhanced Test Proposal For Local Lorentz-symmetry Violation Via Spinor Atoms

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Min Zhuang¹, Jiahao Huang^2,3és Chaohong Lee^1,2,3

¹Fizikai és Optoelektronikai Mérnöki Főiskola, Shenzhen Egyetem, Shenzhen 518060, Kína
²Guangdong Tartományi Kvantummetrológiai és Érzékelési Kulcslaboratórium és Fizikai és Csillagászati Iskola, Szun Jat-Sen Egyetem (Zsuhaj kampusz), Zhuhai 519082, Kína
³Optoelektronikai anyagok és technológiák állami kulcslaboratóriuma, Szun Jat-Sen Egyetem (Kuangcsou kampusz), Guangzhou 510275, Kína

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

A Lorentz-transzformációk szerinti változatlanság alapvető mind a standard modellben, mind az általános relativitáselméletben. A Lorentz-szimmetria-sértés (LSV) atomi rendszereken keresztüli tesztelése széles körű érdeklődést vált ki mind elméletben, mind kísérletben. Számos tesztjavaslatban az LSV megsértésének hatásait lokális kölcsönhatásként írják le, és a megfelelő vizsgálati pontosság aszimptotikusan elérheti a Heisenberg-határt a kvantum Fisher információ (QFI) növekedésével, de a kollektív megfigyelések korlátozott felbontása megakadályozza a nagy QFI észlelését. Itt egy többmódusú soktest kvantum interferometriát javasolunk a $kappa$ LSV paraméter tesztelésére spinor atomok együttesén keresztül. $N$-atomos többmódusú GHZ állapot alkalmazásával a teszt pontossága elérheti a Heisenberg-határt $Delta kappa propto 1/(F^2N)$ $F$ spinhossz és $N$ atomszám mellett. Találunk egy reális megfigyelhető (azaz gyakorlati mérési eljárást) a végső pontosság eléréséhez, és elemezzük az LSV-tesztet egy kísérletileg hozzáférhető hárommódusú interferometriával, például Bose kondenzált spin-1$ atomokkal. A megfelelő bemeneti állapotok kiválasztásával és az egységes rekombinációs művelettel megvalósítható populációméréssel kinyerhető a $kappa$ LSV paraméter. Különösen a $kappa$ LSV paraméter mérési pontossága képes megdönteni a standard kvantumhatárt, és akár a Heisenberg-határt is megközelítheti spin-keverési dinamika vagy kvantumfázis-átmenetek áthajtása révén. Ezenkívül a rendszer robusztus a nem-diabatikus hatásokkal és az észlelési zajokkal szemben. Vizsgálati sémánk megvalósítható utat nyithat meg az atomi rendszerekkel végzett LSV-tesztek drasztikus javítására, és alternatív alkalmazást kínálhat a többrészecskékkel összefonódott állapotok számára.

Népszerű összefoglaló

A Lorentz-transzformációk szerinti változatlanság alapvető mind a standard modellben, mind az általános relativitáselméletben. A Lorentz-szimmetria-sértés (LSV) atomi rendszereken keresztüli tesztelése széles körű érdeklődést vált ki mind elméletben, mind kísérletben. Itt egy többmódusú soktest kvantum interferometriát javasolunk az LSV paraméter tesztelésére spinor atomok együttesén keresztül. Egy N-atomos többmódusú GHZ állapot alkalmazásával a teszt pontossága elérheti a Heisenberg-határértéket. Találunk egy reális megfigyelhető (azaz gyakorlati mérési eljárást) a végső pontosság eléréséhez, és elemezzük az LSV-tesztet egy kísérletileg hozzáférhető hárommódusú interferometriával, például Bose kondenzált spin-1 atomokkal. A megfelelő bemeneti állapotok kiválasztásával és az egységes rekombinációs művelettel az LSV paraméter egy megvalósítható populációméréssel kinyerhető. Különösen az LSV-paraméter mérési pontossága képes meghaladni a standard kvantumhatárt, és akár a Heisenberg-határt is megközelítheti spin-keverési dinamikával vagy kvantumfázis-átmeneteken keresztül. Ezenkívül a rendszer robusztus a nem-diabatikus hatásokkal és az észlelési zajokkal szemben. Vizsgálati sémánk megvalósítható utat nyithat meg az atomi rendszerekkel végzett LSV-tesztek drasztikus javítására, és alternatív alkalmazást kínálhat a többrészecskékkel összefonódott állapotok számára.

► BibTeX adatok

@article{Zhuang2022összefonódás, doi = {10.22331/q-2022-11-14-859}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2022-11-14-859}, title = {Entanglement-enhanced tesztjavaslat helyi {L}orentz-szimmetria-sértés spinor atomokon keresztül}, szerző = {Zhuang, Min és Huang, Jiahao és Lee, Chaohong}, folyóirat = {{Kvantum}}, issn = {2521-327X}, kiadó = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, kötet = {6}, oldalak = {859}, hónap = nov, év = {2022} }

► Referenciák

[1] C. W. Misner, K. S. Thorne és J. A. Wheeler, Gravitation (Freeman, San Francisco, 1970).
https:///doi.org/10.1002/asna.19752960110

[2] D. Mattingly, Living Rev. Relativity 8, 5 (2005).
https:///doi.org/10.12942/lrr-2005-5

[3] S. Liberati és L. Maccione, Annu. Rev. Nucl. Rész. Sci. 59, 245 (2009).
https:///doi.org/10.1146/annurev.nucl.010909.083640

[4] S. Liberati, osztály. Quantum Gravity 30, 133001 (2013).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/30/13/133001

[5] J. D. Tasson, Rep. Prog. Phys. 77, 062901 (2014).
https://doi.org/10.1088/0034-4885/77/6/062901

[6] M. Pospelov, Y. Shang, Phys. Rev. D 85, 105001 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.85.105001

[7] V. A. Kostelecký és N. Russell, Rev. Mod. Phys. 83, 11 (2011).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.83.11

[8] V. A. Kostelecký és R. Potting, Phys. Rev. D 51, 3923 (1995).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.51.3923

[9] D. Colladay és V. A. Kostelecký, Phys. Rev. D 55, 6760 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.55.6760

[10] D. Colladay és V. A. Kostelecký, Phys. Rev. D 58, 116002 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.58.116002

[11] V.A. Kostelecký, Phys. Rev. D 69, 105009 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.69.105009

[12] V. A. Kostelecký és J. D. Tasson, Phys. Rev. D 83, 016013 (2011).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.83.016013

[13] P. Hořava, Phys. Rev. D 79, 084008 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.79.084008

[14] V.A. Kostelecký és S. Samuel, Phys. Rev. D 39, 683 (1989).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.39.683

[15] R. Gambini és J. Pullin, Phys. Rev. D 59, 124021 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.59.124021

[16] S. G. Nibbelink, M. Pospelov, Phys. Rev. Lett. 94, 081601 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.081601

[17] M. R. Douglas és N. A. Nekrasov, Rev. Mod. Phys. 73, 977 (2001).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.73.977

[18] O. Bertolami, R. Lehnert, R. Potting és A. Ribeiro, Phys. Rev. D 69, 083513 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.69.083513

[19] R. C. Myers és M. Pospelov, Phys. Rev. Lett. 90, 211601 (2003).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.211601

[20] M. S. Safronova, D. Budker, D. DeMille, D. F. J. Kimball, A. Derevianko és C. W. Clark, Rev. Mod. Phys. 90, 025008 (2018).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.90.025008

[21] M. A. Hohensee, N. Leefer, D. Budker, C. Harabati, V. A. Dzuba és V. V. Flambaum, Phys. Rev. Lett. 111, 050401 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.050401

[22] T. Pruttivarasin, M. Ramm, S. G. Porsev, I. Tupitsyn, M. S. Safronova, M. A. Hohensee és H. Häffner, Nature (London) 517, 592 (2015).
https:///doi.org/10.1038/nature14091

[23] V. A. Dzuba, V. V. Flambaum, M. S. Safronova, S. G. Porsev, T. Pruttivarasin, M. A. Hohensee és H. Häffner, Nat. Phys 12, 465 (2016).
https:///doi.org/10.1038/nphys3610

[24] R. Shaniv, R. Ozeri, M. S. Safronova, S. G. Porsev, V. A. Dzuba, V. V. Flambaum és H. Häffner, Phys. Rev. Lett. 120, 103202 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.103202

[25] V. A. Kostelecký, C. Lane, Phys. Rev. D 60, 116010 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.60.116010

[26] L. Li, X. Li, B. Zhang és L. You, Phys. Rev. A 99, 042118 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.042118

[27] V. A. Kostelecký és C. D. Lane, J. Math. Phys. (NY) 40, 6245 (1999).
https:///doi.org/10.1063/1.533090

[28] J. J. Bollinger, W. M. Itano és D. J. Wineland, Phys. Rev. A 54, R4649 (1996).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.R4649

[29] T. Monz, P. Schindler, J. T. Barreiro, M. Chwalla, D. Nigg, W. A. Coish, M. Harlander, W. Hänsel, M. Hennrich és R. Blat, Phys. Rev. Lett. 106, 130506 (2011).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.130506

[30] J. Huang, X. Qin, H. Zhong, Y. Ke és C. Lee, Sci. Rep. 5, 17894 (2015).
https:///doi.org/10.1038/srep17894

[31] C. Lee, Phys. Rev. Lett. 97, 150402 (2006).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.150402

[32] C. Lee, Phys. Rev. Lett. 102, 070401 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.070401

[33] S. D. Huver, C. F. Wildfeuer és J. P. Dowling, Phys. Rev. A 78, 063828 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.78.063828

[34] C. Lee, J. Huang, H. Deng, H. Dai és J. Xu, Front. Phys. 7, 109 (2012).
https://doi.org/10.1007/s11467-011-0228-6

[35] Y. Kawaguchia, M. Ueda, Phys. Rep. 520, 253 (2012).
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2012.07.005

[36] M. Zhuang, J. Huang és C. Lee, Phys. Rev. A. 98, 033603 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.98.033603

[37] S. C. Burd, R. Srinivas, J. J. Bollinger, A. C. Wilson, D. J. Wineland, D. Leibfried, D. H. Slichter, D. T. C. Allcock, Science 364, 1163 (2019).
https:///doi.org/10.1126/science.aaw2884

[38] D. Linnemann, H. Strobel, W. Muessel, J. Schulz, R. J. Lewis-Swan, K. V. Kheruntsyan és M. K. Oberthaler, Phys. Rev. Lett. 117, 013001 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.013001

[39] O. Hosten, R. Krishnakumar, N. J. Engelsen, M. A. Kasevich, Science 352, 6293 (2016).
https:///doi.org/10.1126/science.aaf3397

[40] S. S. Mirkhalaf, S. P. Nolan és S. A. Haine, Phys. Rev. A 97, 053618 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.053618

[41] F. Fröwis, P. Sekatski és W. Dür, Phys. Rev. Lett. 116, 090801 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.090801

[42] S. S. Szigeti, R. J. Lewis-Swan és S. A. Haine, Phys. Rev. Lett. 118, 150401 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.150401

[43] J. Huang, M. Zhuang, B. Lu, Y. Ke és C. Lee, Phys. Rev. A 98, 012129 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.98.012129

[44] J. Huang, M. Zhuang és C. Lee, Phys. Rev. A 97, 032116 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032116

[45] F. Anders, L. Pezzè, A. Smerzi és C. Klempt, Phys. Rev. A 97, 043813 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.043813

[46] T. Jacobson, arXiv:0801.1547 (2007).
https:///doi.org/10.1142/9789812779519_0014
arXiv: 0801.1547

[47] D. Blas, O. Pujolàs és S. Sibiryakov, Phys. Rev. Lett 104, 181302 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.181302

[48] A. A. Ungar, Symmetry 12, 1259 (2020).
https:///doi.org/10.3390/sym12081259

[49] T. P. Heavner, S. R. Jefferts, E. A. Donley, J. H. Shirley és T. E. Parker, Metrologia 42, 411 (2005).
https://doi.org/10.1088/0026-1394/42/5/012

[50] S. Weyers, V. Gerginov, N. Nemitz, R. Li és K. Gibble, Metrologia 49, 82 (2012).
https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/1/012

[51] B. Wu, Z. Y. Wang, B. Cheng, Q. Y. Wang, A. P. Xu és Q. Lin, J. Phys. Denevér. Mol. Dönt. Phys. 47, 015001 (2014).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/47/1/015001

[52] E. B. Alexandrov, Phys. Scr., 2003, 27 (2003).
https:///doi.org/10.1238/Physica.Topical.105a00027

[53] S. J. Seltzer, P. J. Meares és M. V. Romalis, Phys. Rev. A 75, 051407(R) (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.051407

[54] K. Jensen, V. M. Acosta, J. M. Higbie, M. P. Ledbetter, S. M. Rochester és D. Budker, Phys. Rev. A 79, 023406 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.79.023406

[55] G. Tóth és I. Apellaniz, J. Phys. V: Matek. Theor. 47, 424006 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424006

[56] R. Demkowicz-Dobrzański, M. Jarzyna és J. Kolodyński, Progress in Optics, szerkesztette E. Wolf (Elsevier, 60. kötet, 2015).
https:///doi.org/10.1016/bs.po.2015.02.003

[57] L. Pezzé és A. Smerzi, Phys. Rev. Lett. 102, 100401 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.100401

[58] P. Hyllus, L. Pezzé és A. Smerzi, Phys. Rev. Lett. 105, 120501 (2010).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.120501

[59] J. Huang, S. Wu, H. Zhong és C. Lee, Annu. Rev. Cold at. Mol. 2, 365 (2014).
https:///doi.org/10.1142/9789814590174_0007

[60] S. L. Braunstein és C. M. Caves, Phys. Rev. Lett. 72, 3439 (1994).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.72.3439

[61] V. Giovannetti, S. Lloyd és L. Maccone, Science 306, 1330 (2004).
https:///doi.org/10.1126/science.1104149

[62] V. Giovannetti, S. Lloyd és L. Maccone, Nature Photon 5, 222 (2011).
https:///doi.org/10.1038/nphoton.2011.35

[63] J. G. Bohnet, B. C. Sawyer, J. W. Britton, M. L. Wall, A. M. Rey, M. Foss-Feig és J. J. Bollinger, Science 352, 1297 (2016).
https:///doi.org/10.1126/science.aad9958

[64] Z. Zhang és L.-M. Duan, Phys. Rev. Lett. 111, 180401 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.180401

[65] Y. Zou, L. Wu, Q. Liu, X. Luo, S. Guo, J. Cao, M. Tey és L. You, Proc Natl Acad Sci USA 201, 7151 (2018).
https:///doi.org/10.1073/pnas.1715105115

[66] X. Luo, Y. Zou, L. Wu, Q. Liu, M. Han, M. Tey és L. You, Science 355, 620 (2017).
https:///doi.org/10.1126/science.aag1106

[67] S. Guo, F. Chen, Q. Liu, M. Xue, J. Chen, J. Cao, T. Mao, M. K. Tey és L. You, Phys. Rev. Lett. 126, 060401 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.060401

[68] D. M. Stamper-Kurn és M. Ueda, Rev. Mod. Phys. 85, 1191 (2013).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.85.1191

[69] M. Gabbrielli, L. Pezzè és A. Smerzi, Phys. Rev. Lett. 115, 163002 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.163002

[70] T. Ho, Phys. Rev. Lett. 81, 742 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.742

[71] T. Ohmi és K. Machida, J. Phys. Soc. Jpn. 67, 1822 (1998).
https:///doi.org/10.1143/JPSJ.67.1822

[72] E. Davis, G. Bentsen és M. Schleier-Smith, Phys. Rev. Lett. 116, 053601 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.053601

[73] T. Macrì, A. Smerzi és L. Pezzè, Phys. Rev. A 94, 010102 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.010102

[74] S. P. Nolan, S. S. Szigeti és S. A. Haine, Phys. Rev. Lett. 119, 193601 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.193601

[75] L. Pezzé és A. Smerzi, Phys. Rev. Lett. 110, 163604 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.163604

[76] M. Zhuang, J. Huang és C. Lee, Phys. Rev. Applied 16, 064056 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.064056

[77] H. Xing, A. Wang, Q. S. Tan, W. Zhang és S. Yi, Phys. Rev. A 93, 043615 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.93.043615

Idézi

Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2022-11-14 13:13:07: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2022-11-14-859 hivatkozás által hivatkozott adatokat a Crossref-től. Ez normális, ha a DOI-t nemrég regisztrálták. Tovább SAO/NASA HIRDETÉSEK művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2022-11-14 13:13:08).

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.