用于悬浮纳米粒子纠缠实验的抗磁微芯片阱

量子引力介导纠缠（QGEM）协议提供了一种在非相对论尺度上探测引力相互作用量子特性的新方法。该协议利用斯特恩-格拉赫效应，在两个纳米金刚石（质量约$10^{-15}$ kg）的NV自旋之间产生$\mathcal{O}(\sim \mu m)$尺度的空间叠加态，随后使它们仅通过引力相互作用发生纠缠。由于电磁相互作用（如卡西米尔-波尔德力和偶极-偶极相互作用）在该尺度上占主导地位，因此对其进行屏蔽以确保质量仅通过引力相互作用至关重要。本文提出利用基于微加工导线的磁阱，在相对适中的磁场下提供强梯度，以捕获纳米粒子用于干涉型纠缠实验。该设计包括一个用于冷却纳米金刚石质心运动的小阱和一个用于产生宏观叠加态的弱方向长阱。与基于永磁体的长阱相比，基于微加工导线的方法允许快速切换磁捕获与态操纵势，并支持集成超导屏蔽，可在引力纠缠实验中屏蔽纳米金刚石之间的静电和磁相互作用。该装置还为宏观系统中量子相干性的其他测试以及新奇短程力的探测提供了可能的平台。