Folyamatos-változó összefonódás központi erőn keresztül: alkalmazása a gravitációra kvantumtömegek között

Folyamatos-változó összefonódás központi erőn keresztül: alkalmazása a gravitációra kvantumtömegek között

Időbélyeg: 15. május 2023. 9:33

Ankit Kumar1, Tanjung Krisnanda2,3, Paramasivan Arumugam1,4és Tomasz Paterek5,6

1Fizikai Tanszék, Indian Institute of Technology Roorkee, Roorkee 247667, India
2Fizikai és Matematikai Tudományok Iskola, Nanyang Technological University, Singapore 637371, Singapore
3Center for Quantum Technologies, National University of Singapore, Singapore 117543, Singapore
4Center for Photonics and Quantum Communication Technology, Indian Institute of Technology Roorkee, Roorkee 247667, India
5Elméleti Fizikai és Asztrofizikai Intézet, Gdański Egyetem, 80-308 Gdańsk, Lengyelország
6Matematikai és Fizikai Iskola, Xiamen Egyetem, Malajzia, 43900 Sepang, Malajzia

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

Absztrakt

Leírunk egy teljes módszert két közeli kvantumtömeg közötti gravitációs kölcsönhatás pontos tanulmányozására. Mivel ezeknek a tömegeknek az elmozdulásai sokkal kisebbek, mint a középpontjaik közötti kezdeti távolság, az elmozdulás/elválasztás aránya természetes paraméter, amelyben a gravitációs potenciál kiterjeszthető. Megmutatjuk, hogy az ilyen kísérletekben az összefonódás csak akkor érzékeny a kezdeti relatív impulzusra, ha a rendszer nem Gauss-állapotokba fejlődik, azaz ha a potenciált legalább köbtagig kiterjesztjük. Bemutatták az erőgradiens kulcsfontosságú szerepét, mint a helyzet-impulzus összefüggések domináns tényezőjét. Létrehozunk egy zárt alakú kifejezést az összefonódás nyereségére, amely azt mutatja, hogy a köbtag hozzájárulása arányos az impulzussal, a kvartikus tag hozzájárulása pedig arányos az impulzus négyzetével. Kvantuminformációs szempontból az eredmények alkalmazásra találnak, mint a nem Gauss-féle összefonódás lendületes tanúi. Módszereink sokoldalúak, és tetszőleges számú központi interakcióra alkalmazhatók, tetszőleges sorrendben.

Continuous-Variable Entanglement through Central Forces: Application to Gravity between Quantum Masses PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Népszerű összefoglaló

A két hatalmas objektum közötti összefonódás megfigyelése az egyik legegyszerűbb forgatókönyv, ahol a gravitáció kvantumtulajdonságai feltárhatók. Az összefonódás eredetét a fenti ábra mutatja, ahol Gauss-hullámfüggvények írják le a részecskéket. Mivel a gravitáció a távolsággal csökken, ezért a két hullámfüggvény egymáshoz közelebb eső részei jobban vonzódnak, mint a távolabbi részek. Egy pillanattal később nagyobb lendület alakul ki azokban a pozíciókban, ahol a részecskék közelebb vannak, és ezek a helyzet-impulzus összefüggések összefonódáshoz vezetnek. Ennek alapján várható, hogy az erőgradiens domináns szerepet játszik az összefonódási dinamikában. Ezt kifejezetten megmutatjuk olyan módszerek kidolgozásával, amelyek szisztematikusan kezelik az önkényes sorrendű kifejezéseket a gravitációs potenciál hagyományos kiterjesztésében. Többek között azt is megmutatják, hogy az összefonódás érzéketlen a relatív mozgásra a tipikus másodrendű közelítés mellett, míg magasabb rendű tagok esetén arányos a relatív impulzus hatványaival. Módszereinkkel bármely megbízás kezelhető, és tetszőleges számú központi interakcióra működnek.

► BibTeX adatok

► Referenciák

[1] RV Pound és GA Rebka. „A fotonok látszólagos súlya”. Physical Review Letters 4, 337 (1960).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.4.337

[2] JC Hafele és RE Keating. „A világ körüli atomórák: megfigyelt relativisztikus időnövekedés”. Science 177, 168 (1972).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.177.4044.168

[3] R. Colella, AW Overhauser és SA Werner. „A gravitáció által kiváltott kvantuminterferencia megfigyelése”. Physical Review Letters 34, 1472 (1975).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.34.1472

[4] A. Peters, KY Chung és S. Chu. „Gravitációs gyorsulás mérése atomok leejtésével”. Nature 400, 849 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1038/​23655

[5] VV Nesvizhevsky, HG Börner, AK Petukhov, H. Abele, S. Baeßler, FJ Rueß, T. Stöferle, A. Westphal, AM Gagarski, GA Petrov és AV Strelkov. „A neutronok kvantumállapotai a Föld gravitációs mezőjében”. Nature 415, 297 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1038/​415297a

[6] P. Asenbaum, C. Overstreet, T. Kovachy, DD Brown, JM Hogan és MA Kasevich. „Fáziseltolódás egy atominterferométerben a téridő görbülete miatt a hullámfunkcióban”. Physical Review Letters 118, 183602 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.183602

[7] S. Bose, A. Mazumdar, GW Morley, H. Ulbricht, M. Toroš, M. Paternostro, AA Geraci, PF Barker, MS Kim és G. Milburn. „Spin Entanglement Witness for Quantum Gravity”. Physical Review Letters 119, 240401 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.240401

[8] C. Marletto és V. Vedral. „A gravitáció által kiváltott összefonódás két nagy tömegű részecske között elegendő bizonyíték a gravitációs kvantumhatásokra”. Physical Review Letters 119, 240402 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.240402

[9] A. Al Balushi, W. Cong és RB Mann. „Optomechanikai kvantum-Cavendish-kísérlet”. Physical Review A 98, 043811 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.043811

[10] T. Krisnanda, M. Zuppardo, M. Paternostro és T. Paterek. „A hozzáférhetetlen objektumok nem klasszikusságának feltárása”. Physical Review Letters 119, 120402 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.120402

[11] T. Krisnanda, GY Tham, M. Paternostro és T. Paterek. „Megfigyelhető kvantumösszefonódás a gravitáció miatt”. npj Quantum Information 6, 12 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41534-020-0243-y

[12] S. Qvarfort, S. Bose és A. Serafini. „Mezoszkópikus összefonódás központi-potenciális kölcsönhatásokon keresztül”. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 53, 235501 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1361-6455/​abbe8d

[13] S. Rijavec, M. Carlesso, A. Bassi, V. Vedral és C. Marletto. „Dekoherencia hatások a gravitációs nem klasszikussági tesztekben”. New Journal of Physics 23, 043040 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abf3eb

[14] K. Kustura, C. Gonzalez-Ballestero, Andrés de los Ríos Sommer, N. Meyer, R. Quidant és O. Romero-Isart. „Mechanikus összenyomás instabil dinamikán keresztül mikroüregben”. Physical Review Letters 128, 143601 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.128.143601

[15] TW van de Kamp, RJ Marshman, S. Bose és A. Mazumdar. „Kvantumgravitációs tanúság a tömegek összefonódásán keresztül: Kázmér-szűrés”. Physical Review A 102, 062807 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.102.062807

[16] RJ Marshman, A. Mazumdar, R. Folman és S. Bose. „Nano-objektum kvantum-szuperpozíciók készítése Stern-Gerlach interferométerrel”. Physical Review Research 4, 023087 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.4.023087

[17] M. Aspelmeyer, TJ Kippenberg és F. Marquardt. „Üreg optomechanika”. Reviews of Modern Physics 86, 1391 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.1391

[18] B. Abbott et al. „Egy kilogramm léptékű oszcillátor megfigyelése kvantum-alapállapota közelében”. New Journal of Physics 11, 073032 (2009).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​7/​073032

[19] C. Whittle et al. „10 kg-os tárgy mozgási alapállapotának megközelítése”. Science 372, 1333 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.abh2634

[20] J. Chan, TPM Alegre, AH Safavi-Naeini, JT Hill, A. Krause, S. Gröblacher, M. Aspelmeyer és O. Painter. „Nanomechanikus oszcillátor lézeres hűtése kvantum alapállapotba”. Nature 478, 89 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature10461

[21] TA Palomaki, JD Teufel, RW Simmonds és KW Lehnert. „Mechanikus mozgás összekapcsolása mikrohullámú mezőkkel”. Science 342, 710 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.1244563

[22] N. Fiaschi, B. Hensen, A. Wallucks, R. Benevides, J. Li, TPM Alegre és S. Gröblacher. „Optomechanikus kvantumteleportáció”. Nature Photonics 15, 817 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00866-z

[23] R. Riedinger, A. Wallucks, Igor Marinković, C. Löschnauer, M. Aspelmeyer, S. Hong és S. Gröblacher. „Távoli kvantumösszefonódás két mikromechanikus oszcillátor között”. Nature 556, 473 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0036-z

[24] A. Datta és H. Miao. „A gravitáció kvantumtermészetének aláírásai két tömeg differenciális mozgásában”. Quantum Science and Technology 6, 045014 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac1adf

[25] JS Pedernales, K. Streltsov és MB Plenio. „A kvantumrendszerek közötti gravitációs kölcsönhatás fokozása hatalmas közvetítő által”. Physical Review Letters 128, 110401 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.128.110401

[26] F. Roccati, B. Militello, E. Fiordilino, R. Iaria, L. Burderi, T. Di Salvo és F. Ciccarello. „Kvantumkorrelációk az összefonódáson túl a gravitáció klasszikus csatornás modelljében”. Scientific Reports 12, 17641 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-022-22212-1

[27] G. Vidal és RF Werner. „Az összefonódás kiszámítható mértéke”. Physical Review A 65, 032314 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.65.032314

[28] G. Adesso, A. Serafini és F. Illuminati. „Extrém összefonódás és keveredés folytonos változó rendszerekben”. Physical Review A 70, 022318 (2004).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.70.022318

[29] G. Adesso és F. Illuminati. „Az összefonódás Gauss-mértékei a negativitással szemben: A kétmódusú Gauss-állapotok sorrendje”. Physical Review A 72, 032334 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.72.032334

[30] BM Garraway. „Kibővített Gauss-hullámcsomag dinamika”. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 33, 4447 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​33/​20/​318

[31] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patron, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro és S. Lloyd. „Gauss kvantuminformáció”. Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.84.621

[32] MA Schlosshauer. „Dekoherencia és a kvantum-klasszikus átmenet”. Springer-Verlag, Németország. (2007). 1. kiadás.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-35775-9

[33] WH Press, SA Teukolsky, HA Bethe, WT Vetterling és BP Flannery. „Numerikus receptek”. Cambridge University Press, USA. (2007). 3. kiadás.

[34] A. Kumar. „Pontos ötszögletű mátrixmegoldás az időfüggő Schrödinger-egyenlethez”. Zenodo/7275668 (2022).
https://​/​doi.org/​10.5281/​zenodo.7275668

[35] A. Kumar és P. Arumugam. „Pontos ötszögletű mátrixmegoldás az időfüggő Schrödinger-egyenlethez”. arXiv:2205.13467 (2022).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2205.13467
arXiv: 2205.13467

[36] A. Kumar, T. Krisnanda, P. Arumugam és T. Paterek. „Nem klasszikus pályák frontális ütközésekben”. Quantum 5, 506 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-19-506

[37] H. Miao, D. Martynov, H. Yang és A. Datta. „A gravitáció által közvetített fény kvantumkorrelációi”. Physical Review A 101, 063804 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.101.063804

[38] S. Bose, A. Mazumdar, M. Schut és M. Toroš. „A kvantumtermészetű gravitonok tömegek összefonódásának mechanizmusa”. Fizikai Szemle D 105, 106028 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevD.105.106028

[39] RJ Marshman, A. Mazumdar és S. Bose. „Lokalitás és összefonódás a linearizált gravitáció kvantumtermészetének asztali tesztelésében”. Fizikai áttekintés A 101, 052110 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.101.052110

[40] SM Blinder. „A Gauss-hullámcsomag evolúciója”. American Journal of Physics 36, 525 (1968).
https://​/​doi.org/​10.1119/​1.1974961

[41] T. Krisnanda, T. Paterek, M. Paternostro és Timothy CH Liew. „Kvantum neuromorf megközelítés a gravitáció által kiváltott összefonódás hatékony érzékeléséhez”. Fizikai Szemle D 107, 086014 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevD.107.086014

[42] T. Emig, N. Graham, RL Jaffe és M. Kardar. „Kázmér erők önkényes, kompakt objektumok között”. Physical Review Letters 99, 170403 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.99.170403

[43] A. Serafini, F. Illuminati és SD Siena. „A Gauss-állapotok szimplektikus invariánsai, entrópikus mértékei és korrelációi”. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 37, L21 (2003).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​37/​2/​l02

[44] R. Simon. „Peres-Horodecki Separability Criterion for Continuous Variable Systems”. Physical Review Letters 84, 2726 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.84.2726

[45] A. Ekert és PL Knight. „Az összekuszálódott kvantumrendszerek és a Schmidt-felbontás”. American Journal of Physics 63, 415 (1995).
https://​/​doi.org/​10.1119/​1.17904

[46] Ho Kwan Yuet. „Kvantumösszefonódás folytonos rendszerben”. PhD értekezés. A Hongkongi Kínai Egyetem, Kína. (2004).
https://​/​doi.org/​10.13140/​RG.2.2.24338.45764

[47] C. Roberts, A. Milsted, M. Ganahl, A. Zalcman, B. Fontaine, Y. Zou, J. Hidary, G. Vidal és S. Leichenauer. „TensorNetwork: A Library for Physics and Machine Learning”. arXiv:1905.01330 (2019).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1905.01330
arXiv: 1905.01330

[48] Google. „GitHub/​google/​TensorNetwork”.
https://​/​github.com/​google/​TensorNetwork

[49] Kwan-Yuet „Stephen” Ho. „GitHub/​stephenhky/​pyqentangle”.
https://​/​github.com/​stephenhky/​pyqentangle

Idézi

Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2023-05-15 13:35:56: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2023-05-15-1008 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 2023-05-15 13:35:57).

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.

Időbélyeg:

Még több Quantum Journal