由倒置谐振子势导致的宏观量子空间叠加态中的磁噪声

研究人员设计了一种斯特恩-格拉赫型物质波干涉仪,通过非均匀磁场与纳米颗粒内嵌自旋的耦合实现空间叠加态。该团队利用外部磁场产生的一系列谐波与反谐波振荡势场,旨在将质量约10^-15千克的纳米金刚石一维叠加态扩展至约1微米。此类物质波干涉仪具有广泛的应用前景,包括:通过标准模型及超标准模型场实现相邻干涉仪纠缠、等效原理精密检验、量子传感以及对时空量子本质的实验室探测。 然而,磁场随机涨落会扰动干涉路径并导致退相干。该工作定量估算了干涉仪对磁场白噪声的敏感度。通过限制退相干率Γ使最终相干度e^(-Γτ)≤0.1(τ为实验时长),得出以下信噪比边界:反谐波势对应的磁场曲率η_IHP相对涨落δ_IHP/η_IHP≲10^-13,谐波势对应的线性磁场梯度η_HP相对涨落δ_HP/η_HP≲10^-6。研究证实,在此微弱涨落下,位置-动量失配导致的“蛋壳问题”不会影响干涉对比度。进一步研究表明,相较于对比度阈值,控制退相干率能对噪声参数施加更严格约束,这表明良好的退相干控制可确保高干涉对比度。

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