Propunere de testare îmbunătățită prin încrucișare pentru încălcarea locală a simetriei Lorentz prin atomii spinori

Marca temporală: 14 noiembrie 2022, ora 8:11
Nodul sursă: 1755471

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

1Colegiul de Fizică și Inginerie Optoelectronică, Universitatea Shenzhen, Shenzhen 518060, China
2Laboratorul cheie al provinciei Guangdong de metrologie cuantică și detecție și Școala de fizică și astronomie, Universitatea Sun Yat-Sen (campusul Zhuhai), Zhuhai 519082, China
3Laboratorul cheie de stat de materiale și tehnologii optoelectronice, Universitatea Sun Yat-Sen (Campusul Guangzhou), Guangzhou 510275, China

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

Invarianța sub transformările Lorentz este fundamentală atât pentru modelul standard, cât și pentru relativitatea generală. Testarea încălcării simetriei Lorentz (LSV) prin intermediul sistemelor atomice atrage interese extinse atât în ​​teorie, cât și în experiment. În mai multe propuneri de testare, efectele încălcării LSV sunt descrise ca o interacțiune locală, iar precizia testului corespunzătoare poate atinge asimptotic limita Heisenberg prin creșterea informațiilor Fisher cuantice (QFI), dar rezoluția limitată a observabilelor colective împiedică detectarea QFI-urilor mari. Aici, propunem o interferometrie cuantică multimodală cu mai multe corpuri pentru testarea parametrului LSV $kappa$ printr-un ansamblu de atomi spinori. Utilizând o stare GHZ multimodală $N$-atom, precizia testului poate atinge limita Heisenberg $Delta kappa propto 1/(F^2N)$ cu lungimea spin $F$ și numărul atomului $N$. Găsim un observabil realist (adică un proces de măsurare practic) pentru a obține precizia maximă și pentru a analiza testul LSV printr-o interferometrie în trei moduri accesibilă experimental, cu atomi de spin-$1$ condensați Bose, de exemplu. Prin selectarea stărilor de intrare adecvate și a operației de recombinare unitară, parametrul LSV $kappa$ poate fi extras prin măsurarea populației realizabile. În special, precizia de măsurare a parametrului LSV $kappa$ poate depăși limita cuantică standard și chiar se poate apropia de limita Heisenberg prin dinamica de amestecare a spinilor sau prin tranziții de fază cuantică. Mai mult, schema este robustă împotriva efectului non-adiabatic și a zgomotului de detectare. Schema noastră de testare poate deschide o cale fezabilă pentru o îmbunătățire drastică a testelor LSV cu sisteme atomice și poate oferi o aplicare alternativă a stărilor încurcate cu mai multe particule.

Rezumat popular

Invarianța sub transformările Lorentz este fundamentală atât pentru modelul standard, cât și pentru relativitatea generală. Testarea încălcării simetriei Lorentz (LSV) prin intermediul sistemelor atomice atrage interese extinse atât în ​​teorie, cât și în experiment. Aici, propunem o interferometrie cuantică multimodală cu mai multe corpuri pentru testarea parametrului LSV printr-un ansamblu de atomi spinori. Utilizând o stare GHZ multimodală N-atomi, precizia testului poate atinge limita Heisenberg. Găsim un observabil realist (adică un proces de măsurare practic) pentru a obține precizia maximă și pentru a analiza testul LSV printr-o interferometrie în trei moduri, accesibilă experimental, cu atomi spin-1 condensați Bose, de exemplu. Prin selectarea stărilor de intrare adecvate și a operației de recombinare unitară, parametrul LSV poate fi extras prin măsurarea populației realizabile. În special, precizia de măsurare a parametrului LSV poate depăși limita cuantică standard și chiar se poate apropia de limita Heisenberg prin dinamica amestecării spinului sau prin tranziții de fază cuantică. Mai mult, schema este robustă împotriva efectului non-adiabatic și a zgomotului de detectare. Schema noastră de testare poate deschide o cale fezabilă pentru o îmbunătățire drastică a testelor LSV cu sisteme atomice și poate oferi o aplicare alternativă a stărilor încurcate cu mai multe particule.

► Date BibTeX

► Referințe

[1] CW Misner, KS Thorne și 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 şi L. Maccione, Annu. Rev. Nucl. Parte. Sci. 59, 245 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1146/​annurev.nucl.010909.083640

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

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

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

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

[10] D. Colladay și 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 și 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 și S. Samuel, Phys. Rev. D 39, 683 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.39.683

[15] R. Gambini și 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] Domnul Douglas și NA Nekrasov, Rev. Mod. Fiz. 73, 977 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.73.977

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

[19] RC Myers și 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 și CW Clark, Rev. Mod. Fiz. 90, 025008 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.025008

[21] MA Hohensee, N. Leefer, D. Budker, C. Harabati, VA Dzuba și 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 și H. Häffner, Nature (Londra) 517, 592 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature14091

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

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

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

[28] JJ Bollinger, WM Itano și 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 și 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 și 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 și 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 și J. Xu, Front. Fiz. 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 și 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 și 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 și SA Haine, Phys. Rev. A 97, 053618 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.053618

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

[42] SS Szigeti, RJ Lewis-Swan și 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 și C. Lee, Phys. Rev. A 98, 012129 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.012129

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

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

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

[49] TP Heavner, SR Jefferts, EA Donley, JH Shirley și 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 și 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 și Q. Lin, J. Phys. B: La. Mol. Opta. Fiz. 47, 015001 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​47/​1/​015001

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

[53] SJ Seltzer, PJ Meares și 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 și D. Budker, Phys. Rev. A 79, 023406 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.023406

[55] G. Tóth și I. Apellaniz, J. Phys. A: Matematică. Theor. 47, 424006 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424006

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Citat de

Nu a putut să aducă Date citate încrucișate în ultima încercare 2022-11-14 13:13:07: Nu s-au putut prelua date citate pentru 10.22331 / q-2022-11-14-859 de la Crossref. Acest lucru este normal dacă DOI a fost înregistrat recent. Pe ADS SAO / NASA nu s-au găsit date despre citarea lucrărilor (ultima încercare 2022-11-14 13:13:08).

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Jurnalul cuantic