由反向谐振振子势诱导的宏观量子空间叠加中的磁噪声

我们研究了一个基于不均匀磁场耦合于嵌入纳米颗粒内部自旋的 Stern-Gerlach 型物质波干涉仪，以创建空间叠加。采用由外部磁场创建的谐振和反谐振振子势序列，旨在将质量约为 $10^{-15}$ kg 的纳米金刚石的一维空间叠加提升至约 $1 \mu m$。然而，磁场随机波动会随机扰动干涉仪路径，从而诱导退相干。我们定量估计了干涉仪对由磁场波动引起的白噪声的灵敏度。约束退相干速率 $\Gamma$ 足够小，使得最终保真度 $e^{-\Gamma \tau}\leq 0.1$（其中 $\tau$ 为实验时间持续时间），我们获得以下噪声-信号比限制：$\delta \eta_\text{IHP}/\eta_\text{IHP}\lesssim 10^{-13}$，其中 $\eta_\text{IHP}$ 是产生反向谐振势的磁场曲度；$\delta \eta_\text{HP}/\eta_\text{HP}\lesssim 10^{-6}$，其中 $\eta_\text{HP}$ 是产生谐振势的线性磁场梯度。对于如此微小的波动，我们证明了因位置与动量不匹配而引起的 Humpty-Dumpty 问题不会导致干涉仪对比度的损失。进一步，我们表明约束退相干速率导致对噪声参数的限制比强制对比度阈值更严格，表明良好的退相干控制可确保高干涉对比度。