基于离域力学系统的量子引力检验中力灵敏度的起源

在低能极限下探测引力的量子性质，关键在于利用力学系统实现前所未有的力灵敏度。在此背景下，我们探究力学系统对外力的灵敏度与其所制备量子态性质之间的关系。我们确定纯量子态中力灵敏度的主要决定因素是其空间离域性，并将力灵敏度与两个力学系统在量子力作用下发生纠缠的速率联系起来。我们以两种常考虑的配置为例说明这一点。一种涉及制备于非高斯态（如薛定谔猫态）的引力相互作用物体，其中纠缠的产生通常归因于叠加分量之间动力学相位的累积。另一种将粒子制备于动量强压缩、位置离域的高斯态，其中纠缠产生归因于加速度。我们利用相空间表示对这两种安排给出统一描述，并将其纠缠速率与力灵敏度相联系，表明只要空间离域程度相同，两种配置以相同速率纠缠。我们在相空间中的描述以及力灵敏度与纠缠之间建立的关系，阐明了为何这两种配置等价这一微妙之处，由于研究它们所采用的物理和分析方法不同，文献中这一点并非总是显然。值得注意的是，我们证明虽然通过动力学相位计算纠缠对薛定谔猫态仍然准确，但对压缩猫态中的系统会产生错误估计。