Propuesta de prueba mejorada por entrelazamiento para la violación de la simetría de Lorentz local a través de átomos de espinor

Marca de tiempo: 14 de noviembre de 2022 8:11 a. M.
Nodo de origen: 1755471

Min Zhuang1, Jiahaohuang2,3y Chaohong Lee1,2,3

1Facultad de Física e Ingeniería Optoelectrónica, Universidad de Shenzhen, Shenzhen 518060, China
2Laboratorio clave provincial de Guangdong de detección y metrología cuántica y escuela de física y astronomía, Universidad Sun Yat-Sen (campus de Zhuhai), Zhuhai 519082, China
3Laboratorio estatal clave de materiales y tecnologías optoelectrónicos, Universidad Sun Yat-Sen (campus de Guangzhou), Guangzhou 510275, China

¿Encuentra este documento interesante o quiere discutirlo? Scite o deje un comentario en SciRate.

Resumen

La invariancia bajo las transformaciones de Lorentz es fundamental tanto para el modelo estándar como para la relatividad general. Probar la violación de la simetría de Lorentz (LSV) a través de sistemas atómicos atrae un gran interés tanto en la teoría como en la experimentación. En varias propuestas de prueba, los efectos de violación de LSV se describen como una interacción local y la precisión de la prueba correspondiente puede alcanzar asintóticamente el límite de Heisenberg mediante el aumento de la información cuántica de Fisher (QFI), pero la resolución limitada de los observables colectivos impide la detección de grandes QFI. Aquí, proponemos una interferometría cuántica de muchos cuerpos multimodo para probar el parámetro LSV $kappa$ a través de un conjunto de átomos de espinor. Al emplear un estado GHZ multimodo de $N$-átomo, la precisión de la prueba puede alcanzar el límite de Heisenberg $Delta kappa propto 1/(F^2N)$ con la longitud de espín $F$ y el número de átomo $N$. Encontramos un observable realista (es decir, un proceso de medición práctico) para lograr la máxima precisión y analizar la prueba LSV a través de una interferometría de tres modos experimentalmente accesible con átomos de $1$ de espín condensado de Bose, por ejemplo. Al seleccionar los estados de entrada adecuados y la operación de recombinación unitaria, el parámetro LSV $kappa$ se puede extraer a través de una medición de población realizable. Especialmente, la precisión de la medición del parámetro LSV $kappa$ puede superar el límite cuántico estándar e incluso acercarse al límite de Heisenberg a través de dinámicas de mezcla de espín o conduciendo a través de transiciones de fase cuánticas. Además, el esquema es robusto contra el efecto no adiabático y el ruido de detección. Nuestro esquema de prueba puede abrir una vía factible para una mejora drástica de las pruebas de LSV con sistemas atómicos y proporcionar una aplicación alternativa de estados entrelazados de múltiples partículas.

Resumen popular

La invariancia bajo las transformaciones de Lorentz es fundamental tanto para el modelo estándar como para la relatividad general. Probar la violación de la simetría de Lorentz (LSV) a través de sistemas atómicos atrae un gran interés tanto en la teoría como en la experimentación. Aquí, proponemos una interferometría cuántica multimodo de muchos cuerpos para probar el parámetro LSV a través de un conjunto de átomos de espinor. Al emplear un estado GHZ multimodo de N-átomos, la precisión de la prueba puede alcanzar el límite de Heisenberg. Encontramos un observable realista (es decir, un proceso de medición práctico) para lograr la máxima precisión y analizar la prueba LSV a través de una interferometría de tres modos experimentalmente accesible con átomos de espín-1 condensados ​​de Bose, por ejemplo. Al seleccionar los estados de entrada adecuados y la operación de recombinación unitaria, el parámetro LSV se puede extraer a través de una medición de población realizable. Especialmente, la precisión de la medición del parámetro LSV puede superar el límite cuántico estándar e incluso acercarse al límite de Heisenberg a través de dinámicas de mezcla de espín o mediante transiciones de fase cuánticas. Además, el esquema es robusto contra el efecto no adiabático y el ruido de detección. Nuestro esquema de prueba puede abrir una vía factible para una mejora drástica de las pruebas de LSV con sistemas atómicos y proporcionar una aplicación alternativa de estados entrelazados de múltiples partículas.

► datos BibTeX

► referencias

[ 1 ] CW Misner, KS Thorne y JA 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 y L. Maccione, Annu. Rev. Núcleo. Parte. ciencia 59, 245 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1146/​annurev.nucl.010909.083640

[ 4 ] S. Liberati, Clase. Gravedad cuántica 30, 133001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​30/​13/​133001

[ 5 ] JD Tasson, Rep. Prog. física 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 ] VA Kostelecký y N. Russell, Rev. Mod. física 83, 11 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.83.11

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

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

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

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

[ 12 ] VA Kostelecký y JD 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 ] VA Kostelecký y S. Samuel, Phys. Rev. D 39, 683 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.39.683

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

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

[ 17 ] MR Douglas y NA Nekrasov, Rev. Mod. física 73, 977 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.73.977

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

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

[ 20 ] MS Safronova, D. Budker, D. DeMille, DFJ Kimball, A. Derevianko y CW Clark, Rev. Mod. física 90, 025008 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.025008

[ 21 ] MA Hohensee, N. Leefer, D. Budker, C. Harabati, VA Dzuba y VV Flambaum, Phys. Rev. Lett. 111, 050401 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.050401

[ 22 ] T. Pruttivarasin, M. Ramm, SG Porsev, I. Tupitsyn, MS Safronova, MA Hohensee y H. Häffner, Nature (Londres) 517, 592 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature14091

[ 23 ] VA Dzuba, VV Flambaum, MS Safronova, SG Porsev, T. Pruttivarasin, MA Hohensee y H. Häffner, Nat. Física 12, 465 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3610

[ 24 ] R. Shaniv, R. Ozeri, MS Safronova, SG Porsev, VA Dzuba, VV Flambaum y H. Häffner, Phys. Rev. Lett. 120, 103202 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.103202

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

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

[ 27 ] VA Kostelecký y CD Lane, J. Math. física (Nueva York) 40, 6245 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533090

[ 28 ] JJ Bollinger, WM Itano y DJ Wineland, Phys. Rev. A 54, R4649 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.R4649

[ 29 ] T. Monz, P. Schindler, JT Barreiro, M. Chwalla, D. Nigg, WA Coish, M. Harlander, W. Hänsel, M. Hennrich y 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 y 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 ] SD Huver, CF Wildfeuer y JP Dowling, Phys. Rev. A 78, 063828 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.063828

[ 34 ] C. Lee, J. Huang, H. Deng, H. Dai y J. Xu, Frente. física 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 y C. Lee, Phys. Rev. A. 98, 033603 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.033603

[ 37 ] SC Burd, R. Srinivas, JJ Bollinger, AC Wilson, DJ Wineland, D. Leibfried, DH Slichter, DTC Allcock, Science 364, 1163 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aaw2884

[ 38 ] D. Linnemann, H. Strobel, W. Muessel, J. Schulz, RJ Lewis-Swan, KV Kheruntsyan y MK Oberthaler, Phys. Rev. Lett. 117, 013001 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.013001

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

[ 40 ] SS Mirkhalaf, SP Nolan y SA Haine, Phys. Rev. A 97, 053618 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.053618

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

[ 42 ] SS Szigeti, RJ Lewis-Swan y SA Haine, Phys. Rev. Lett. 118, 150401 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.150401

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

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

[ 45 ] F. Anders, L. Pezzè, A. Smerzi y 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 y S. Sibiryakov, Phys. Rev. Lett 104, 181302 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.181302

[ 48 ] AA Ungar, Simetría 12, 1259 (2020).
https://​/​doi.org/​10.3390/​sym12081259

[ 49 ] TP Heavner, SR Jefferts, EA Donley, JH Shirley y TE Parker, Metrologia 42, 411 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0026-1394/​42/​5/​012

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

[ 51 ] B. Wu, ZY Wang, B. Cheng, QY Wang, AP Xu y Q. Lin, J. Phys. Murciélago. mol. Optar. física 47, 015001 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​47/​1/​015001

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

[ 53 ] SJ Seltzer, PJ Meares y MV Romalis, Phys. Rev.A 75, 051407(R) (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.051407

[ 54 ] K. Jensen, VM Acosta, JM Higbie, MP Ledbetter, SM Rochester y D. Budker, Phys. Rev. A 79, 023406 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.023406

[ 55 ] G. Tóth e I. Apellaniz, J. Phys. R: Matemáticas. teor. 47, 424006 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424006

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

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

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

[ 59 ] J. Huang, S. Wu, H. Zhong y C. Lee, Annu. Rev. Frío At. mol. 2, 365 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1142 / 9789814590174_0007

[ 60 ] SL Braunstein y CM Caves, Phys. Rev. Lett. 72, 3439 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.72.3439

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

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

[ 63 ] JG Bohnet, BC Sawyer, JW Britton, MLWall, AM Rey, M. Foss-Feig y JJ Bollinger, Science 352, 1297 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aad9958

[ 64 ] Z. Zhang y 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 y 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 y 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, MK Tey y L. You, Phys. Rev. Lett. 126, 060401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060401

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

[ 69 ] M. Gabbrielli, L. Pezzè y 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 y K. Machida, J. Phys. Soc. Jpn. 67, 1822 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1143 / JPSJ.67.1822

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

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

[ 74 ] SP Nolan, SS Szigeti y SA Haine, Phys. Rev. Lett. 119, 193601 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.193601

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

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

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

Citado por

No se pudo recuperar Crossref citado por datos durante el último intento 2022-11-14 13:13:07: No se pudieron obtener los datos citados por 10.22331 / q-2022-11-14-859 de Crossref. Esto es normal si el DOI se registró recientemente. En ANUNCIOS SAO / NASA no se encontraron datos sobre las obras citadas (último intento 2022-11-14 13:13:08).

Este documento se publica en Quantum bajo el Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0) licencia. Los derechos de autor permanecen con los titulares de derechos de autor originales, como los autores o sus instituciones.

Sello de tiempo:

Mas de Diario cuántico