Proposal uji yang ditingkatkan keterikatan untuk pelanggaran simetri Lorentz lokal melalui atom spinor

Stempel Waktu: 14 November 2022 8
Node Sumber: 1755471

Minzhuang1, Jia Hao Huang2,3, dan Chaohong Lee1,2,3

1Sekolah Tinggi Fisika dan Teknik Optoelektronik, Universitas Shenzhen, Shenzhen 518060, Cina
2Laboratorium Kunci Metrologi Kuantum dan Penginderaan Provinsi Guangdong & Sekolah Fisika dan Astronomi, Universitas Sun Yat-Sen (Kampus Zhuhai), Zhuhai 519082, Tiongkok
3Laboratorium Kunci Negara Bahan dan Teknologi Optoelektronik, Universitas Sun Yat-Sen (Kampus Guangzhou), Guangzhou 510275, Cina

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Invariansi di bawah transformasi Lorentz merupakan dasar bagi model standar dan relativitas umum. Menguji pelanggaran simetri Lorentz (LSV) melalui sistem atom menarik minat luas baik dalam teori maupun eksperimen. Dalam beberapa proposal pengujian, efek pelanggaran LSV digambarkan sebagai interaksi lokal dan ketepatan pengujian yang sesuai dapat mencapai batas Heisenberg secara asimtotik melalui peningkatan informasi Quantum Fisher (QFI), tetapi resolusi terbatas dari pengamatan kolektif mencegah deteksi QFI besar. Di sini, kami mengusulkan interferometri kuantum banyak-tubuh multimode untuk menguji parameter LSV $kappa$ melalui ansambel atom spinor. Dengan menggunakan status GHZ multimode $N$-atom, presisi uji dapat mencapai batas Heisenberg $Delta kappa propto 1/(F^2N)$ dengan panjang putaran $F$ dan nomor atom $N$. Kami menemukan pengamatan yang realistis (yaitu proses pengukuran praktis) untuk mencapai presisi tertinggi dan menganalisis uji LSV melalui interferometri tiga mode yang dapat diakses secara eksperimental dengan atom Bose spin-$1$ yang terkondensasi misalnya. Dengan memilih status input yang sesuai dan operasi rekombinasi kesatuan, parameter LSV $kappa$ dapat diekstraksi melalui pengukuran populasi yang dapat direalisasikan. Terutama, presisi pengukuran parameter LSV $kappa$ dapat mengalahkan batas kuantum standar dan bahkan mendekati batas Heisenberg melalui dinamika pencampuran putaran atau mengemudi melalui transisi fase kuantum. Selain itu, skema ini kuat terhadap efek nonadiabatik dan deteksi kebisingan. Skema pengujian kami dapat membuka cara yang layak untuk peningkatan drastis pengujian LSV dengan sistem atom dan memberikan aplikasi alternatif dari keadaan terjerat multi-partikel.

Ringkasan populer

Invariansi di bawah transformasi Lorentz merupakan dasar bagi model standar dan relativitas umum. Menguji pelanggaran simetri Lorentz (LSV) melalui sistem atom menarik minat luas baik dalam teori maupun eksperimen. Di sini, kami mengusulkan interferometri kuantum banyak-tubuh multimode untuk menguji parameter LSV melalui ansambel atom spinor. Dengan menggunakan status N-atom multimode GHZ, presisi uji dapat mencapai batas Heisenberg. Kami menemukan pengamatan realistis (yaitu proses pengukuran praktis) untuk mencapai presisi tertinggi dan menganalisis uji LSV melalui interferometri tiga mode yang dapat diakses secara eksperimental dengan atom spin-1 terkondensasi Bose misalnya. Dengan memilih status input yang sesuai dan operasi rekombinasi kesatuan, parameter LSV dapat diekstraksi melalui pengukuran populasi yang dapat direalisasikan. Terutama, ketepatan pengukuran parameter LSV dapat mengalahkan batas kuantum standar dan bahkan mendekati batas Heisenberg melalui dinamika pencampuran putaran atau mengemudi melalui transisi fase kuantum. Selain itu, skema ini kuat terhadap efek nonadiabatik dan deteksi kebisingan. Skema pengujian kami dapat membuka cara yang layak untuk peningkatan drastis pengujian LSV dengan sistem atom dan memberikan aplikasi alternatif dari keadaan terjerat multi-partikel.

โ–บ data BibTeX

โ–บ Referensi

[1] CW Misner, KS Thorne, dan JA Wheeler, Gravitasi (Freeman, San Francisco, 1970).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1002/โ€‹asna.19752960110

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

[3] S. Liberati dan L. Maccione, Annu. Pendeta Nucl. Bagian. Sains. 59, 245 (2009).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1146/โ€‹annurev.nucl.010909.083640

[4] S. Liberati, Kelas. Gravitasi Kuantum 30, 133001 (2013).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹0264-9381/โ€‹30/โ€‹13/โ€‹133001

[5] JD Tasson, Rep. Prog. Fisika. 77, 062901 (2014).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹0034-4885/โ€‹77/โ€‹6/โ€‹062901

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

[7] VA Kostelekรฝ dan N. Russell, Rev. Mod. Fisika. 83, 11 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.83.11

[8] VA Kosteleckรฝ dan R. Potting, Phys. Pdt.D 51, 3923 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.51.3923

[9] D. Colladay dan VA Kostelekรฝ, Phys. Pdt.D 55, 6760 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.55.6760

[10] D. Colladay dan VA Kostelekรฝ, Phys. Pdt.D 58, 116002 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.58.116002

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

[12] VA Kosteleckรฝ dan JD Tasson, Phys. Pdt.D 83, 016013 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.83.016013

[13] P. Hoล™ava, Phys. Pdt.D 79, 084008 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.79.084008

[14] VA Kosteleckรฝ, dan S. Samuel, Phys. Pdt.D 39, 683 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.39.683

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

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

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

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

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

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

[21] MA Hohensee, N. Leefer, D. Budker, C. Harabati, VA Dzuba, dan VV Flambaum, Phys. Pendeta 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, dan H. Hรคffner, Alam (London) 517, 592 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature14091

[23] VA Dzuba, VV Flambaum, MS Safronova, SG Porsev, T. Pruttivarasin, MA Hohensee, dan H. Hรคffner, Nat. Fisika 12, 465 (2016).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹nphys3610

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

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

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

[27] VA Kosteleckรฝ dan CD Lane, J. Math. Fisika. (NY) 40, 6245 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533090

[28] JJ Bollinger, WM Itano, dan 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. Hรคnsel, M. Hennrich, dan R. Blat, Phys. Pendeta Lett. 106, 130506 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.130506

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

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

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

[33] SD Huver, CF Wildfeuer, dan 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, dan J. Xu, Depan. Fisika. 7, 109 (2012).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s11467-011-0228-6

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

[36] M. Zhuang, J. Huang, dan 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, dan MK Oberthaler, Phys. Pendeta Lett. 117, 013001 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.013001

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

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

[41] F. Frรถwis, P. Sekatski, dan W. Dรผr, Phys. Pendeta Lett. 116, 090801 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.090801

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

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

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

[45] F. Anders, L. Pezzรจ, A. Smerzi, dan C. Klempt, Phys. Pdt. 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. Pujolร s, dan S. Sibiryakov, Phys. Rev Lett 104, 181302 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.181302

[48] AA Ungar, Simetri 12, 1259 (2020).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.3390/โ€‹sym12081259

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

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

[51] B. Wu, ZY Wang, B. Cheng, QY Wang, AP Xu dan Q. Lin, J. Phys. B: Pada. Mol. Memilih. Fisika. 47, 015001 (2014).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹0953-4075/โ€‹47/โ€‹1/โ€‹015001

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

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

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

[55] G. Tรณth dan I. Apellaniz, J. Phys. J: Matematika. Teori. 47, 424006 (2014).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1751-8113/โ€‹47/โ€‹42/โ€‹424006

[56] R. Demkowicz-Dobrzaล„ski, M. Jarzyna, dan J. Kolodyล„ski, Kemajuan dalam Optik, diedit oleh E. Wolf (Elsevier, Vol. 60, 2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / bs.po.2015.02.003

[57] L. Pezzรฉ dan A. Smerzi, Phys. Pdt. Lett. 102, 100401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.100401

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

[59] J. Huang, S. Wu, H. Zhong, dan C. Lee, Annu. Pendeta Dingin At. Mol. 2, 365 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1142 / 9789814590174_0007

[60] SL Braunstein dan Gua CM, Phys. Pdt. Lett. 72, 3439 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.72.3439

[61] V. Giovannetti, S. Lloyd, dan L. Maccone, Sains 306, 1330 (2004).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1126/โ€‹science.1104149

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

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

[64] Z. Zhang, dan L.-M. Duan, Fis. Pendeta 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, dan 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, dan L. You, Sains 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, dan L. You, Phys. Pendeta Lett. 126, 060401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060401

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

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

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

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

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

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

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

[75] L. Pezzรฉ dan A. Smerzi, Phys. Pdt. Lett. 110, 163604 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.163604

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

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

Dikutip oleh

Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2022-11-14 13:13:07: Tidak dapat mengambil data yang dikutip untuk 10.22331 / q-2022-11-14-859 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini. Di SAO / NASA ADS tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2022-11-14 13:13:08).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum