Propozycja testu ze wzmocnionym splątaniem dla lokalnego naruszenia symetrii Lorentza przez atomy spinorowe

Znacznik czasu: 14 listopada 2022 8:11
Węzeł źródłowy: 1755471

Min Zhuang1, Jiahao Huang2,3i Chaohong Lee1,2,3

1Wyższa Szkoła Fizyki i Inżynierii Optoelektronicznej, Uniwersytet w Shenzhen, Shenzhen 518060, Chiny
2Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Metrology and Sensing & School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University (kampus Zhuhai), Zhuhai 519082, Chiny
3Państwowe Kluczowe Laboratorium Materiałów i Technologii Optoelektronicznych, Uniwersytet Sun Yat-Sen (kampus w Kantonie), Guangzhou 510275, Chiny

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Niezmienniczość w przypadku transformacji Lorentza ma fundamentalne znaczenie zarówno dla modelu standardowego, jak i ogólnej teorii względności. Testowanie łamania symetrii Lorentza (LSV) za pomocą układów atomowych przyciąga szerokie zainteresowanie zarówno teorią, jak i eksperymentem. W kilku propozycjach testów efekty naruszenia LSV są opisane jako lokalna interakcja, a odpowiadająca im precyzja testu może asymptotycznie osiągnąć granicę Heisenberga poprzez zwiększenie kwantowej informacji Fishera (QFI), ale ograniczona rozdzielczość zbiorowych obserwowalnych uniemożliwia wykrycie dużego QFI. Tutaj proponujemy wielomodową interferometrię kwantową wielu ciał do testowania parametru LSV $ kappa $ za pomocą zespołu atomów spinorowych. Wykorzystując wielomodowy stan GHZ $N$-atom, precyzja testu może osiągnąć granicę Heisenberga $Delta kappa propto 1/(F^2N)$ z długością spinu $F$ i liczbą atomów $N$. Znajdujemy realistyczną obserwację (tj. praktyczny proces pomiarowy), aby osiągnąć najwyższą precyzję i analizujemy test LSV za pomocą eksperymentalnie dostępnej trójmodowej interferometrii ze skondensowanymi atomami Bosego o spinie 1 $. Wybierając odpowiednie stany wejściowe i operację rekombinacji unitarnej, można uzyskać parametr LSV $kappa$ za pomocą możliwego do zrealizowania pomiaru populacji. W szczególności precyzja pomiaru parametru LSV $ kappa $ może przekroczyć standardową granicę kwantową, a nawet zbliżyć się do granicy Heisenberga poprzez dynamikę mieszania spinów lub przechodzenie przez kwantowe przejścia fazowe. Ponadto schemat jest odporny na efekt nieadiabatyczny i szum detekcji. Nasz schemat testowy może otworzyć wykonalną drogę do drastycznego ulepszenia testów LSV z układami atomowymi i zapewnić alternatywne zastosowanie wielocząstkowych stanów splątanych.

Popularne podsumowanie

Niezmienniczość w przypadku transformacji Lorentza ma fundamentalne znaczenie zarówno dla modelu standardowego, jak i ogólnej teorii względności. Testowanie łamania symetrii Lorentza (LSV) za pomocą układów atomowych przyciąga szerokie zainteresowanie zarówno teorią, jak i eksperymentem. Tutaj proponujemy wielomodową interferometrię kwantową wielu ciał do testowania parametru LSV za pomocą zespołu atomów spinorowych. Dzięki zastosowaniu wielomodowego stanu N-atomowego GHZ precyzja testu może osiągnąć granicę Heisenberga. Znajdujemy realistyczną obserwację (tj. praktyczny proces pomiarowy), aby osiągnąć najwyższą precyzję i analizujemy test LSV za pomocą dostępnej eksperymentalnie interferometrii trójmodowej, na przykład ze skondensowanymi atomami Bosego o spinie 1. Wybierając odpowiednie stany wejściowe i operację rekombinacji jednostkowej, parametr LSV można wyodrębnić za pomocą możliwego do zrealizowania pomiaru populacji. W szczególności precyzja pomiaru parametru LSV może przekroczyć standardową granicę kwantową, a nawet zbliżyć się do granicy Heisenberga poprzez dynamikę mieszania spinów lub przechodzenie przez kwantowe przejścia fazowe. Ponadto schemat jest odporny na efekt nieadiabatyczny i szum detekcji. Nasz schemat testowy może otworzyć wykonalną drogę do drastycznego ulepszenia testów LSV z układami atomowymi i zapewnić alternatywne zastosowanie wielocząstkowych stanów splątanych.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] CW Misner, KS Thorne i JA Wheeler, Grawitacja (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 i L. Maccione, Annu. Wielebny Nucl. Część. nauka 59, 245 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1146/​annurev.nucl.010909.083640

[4] S. Liberati, kl. Grawitacja kwantowa 30, 133001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​30/​13/​133001

[5] JD Tasson, przedstawiciel Prog. fizyka 77, 062901 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​77/​6/​062901

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

[7] VA Kostelecký i N. Russell, ks. mod. fizyka 83, 11 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.83.11

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

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

[10] D. Colladay i VA Kostelecký, Phys. Obj. 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 i JD Tasson, Phys. Wersja D 83, 016013 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.83.016013

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

[14] VA Kostelecký i S. Samuel, Phys. Obj. D 39, 683 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.39.683

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

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

[17] MR Douglas i NA Niekrasow, ks. mod. fizyka 73, 977 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.73.977

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

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

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

[21] MA Hohensee, N. Leefer, D. Budker, C. Harabati, VA Dzuba i VV Flambaum, Phys. Wielebny 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 i H. Häffner, Nature (Londyn) 517, 592 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature14091

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

[24] R. Shaniv, R. Ozeri, MS Safronova, SG Porsev, VA Dzuba, VV Flambaum i H. Häffner, Phys. Wielebny 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 i L. You, Phys. Wersja A 99, 042118 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.042118

[27] VA Kostelecký i CD Lane, J. Math. fizyka (NY) 40, 6245 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533090

[28] JJ Bollinger, WM Itano i DJ Wineland, Phys. Obj. 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 i R. Blat, Phys. Wielebny Lett. 106, 130506 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.130506

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

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

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

[33] SD Huver, CF Wildfeuer i JP Dowling, Phys. Wer. A 78, 063828 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.063828

[34] C. Lee, J. Huang, H. Deng, H. Dai i J. Xu, przód. fizyka 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 i 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 i MK Oberthaler, Phys. Wielebny 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 i SA Haine, Phys. Rev. A 97, 053618 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.053618

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

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

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

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

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

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

[49] TP Heavner, SR Jefferts, EA Donley, JH Shirley i 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 i K. Gibble, Metrologia 49, 82 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0026-1394/​49/​1/​012

[51] B. Wu, ZY Wang, B. Cheng, QY Wang, AP Xu i Q. Lin, J. Phys. Nietoperz. Mol. Optować. fizyka 47, 015001 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​47/​1/​015001

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

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

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

[55] G. Tóth i I. Apellaniz, J. Phys. O: Matematyka. Teoria. 47, 424006 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424006

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

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

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

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

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

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

[62] V. Giovannetti, S. Lloyd i 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 i JJ Bollinger, Science 352, 1297 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aad9958

[64] Z. Zhang i L.-M. Duan, fiz. Wielebny 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 i 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 i 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 i L. You, Phys. Wielebny Lett. 126, 060401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.060401

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Cytowany przez

Nie można pobrać Przywołane przez Crossref dane podczas ostatniej próby 2022-11-14 13:13:07: Nie można pobrać cytowanych danych dla 10.22331 / q-2022-11-14-859 z Crossref. Jest to normalne, jeśli DOI zostało niedawno zarejestrowane. Na Reklamy SAO / NASA nie znaleziono danych na temat cytowania prac (ostatnia próba 2022-11-14 13:13:08).

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy