基于 Paul 陷阱中纳米金刚石摆动的参数反馈冷却：通向巨型物体的物态干涉
量子物理
2025-08-20 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
量子力学(QM)和广义相对论(GR)，也称为引力理论，是现代物理学的两大支柱。搭载巨型粒子的物态干涉仪可用于测试诸多根本性想法，包括在全新尺度范围内检验空间叠加原理——QM 的一个根本概念——以及 QM 与 GR 的接口，例如检验引力的量子化。因此，业界正积极致力于实现此类干涉仪。虽然正在 pursue 多种路径，但我们聚焦于将纳米金刚石(ND)作为粒子，并利用 ND 内嵌入的自旋以及 Stern-Gerlach 力，实现空间时序中的闭环。越来越多的团队正在 pursuit 此路径[1]。我们提交本技术注释（作为七篇注释系列中的一篇）以阐述我们在这一宏大目标中面临的各种挑战及其解决方案，希望为不断增长的社区提供支持。本文present了关于 ND 旋转对干涉对比度影响的理论研究。我们此前表明，对于由包含 10^7 个原子构成的 ND 的第一代 Stern-Gerlach 干涉仪，仅将中心质量冷却至毫开尔文温度即可。本文中我们同样表明，旋转无需冷却至基态，仅需冷却至数百个旋转声子即可。我们描述并模拟了在 Paul 陷阱中悬浮的带电 ND 摆动模式的参数反馈冷却。该冷却通过调制陷阱的电场实现。我们考察了冷却效率取决于电位和物体形状的情形。我们表明，所需的摆动温度在不久的将来即可实现。如有需要，我们乐于提供更多细节.
引用
@article{arxiv.2508.13723,
title = {Parametric feedback cooling of librations of a nanodiamond in a Paul trap: Towards matter-wave interferometry with massive objects},
author = {Maria Muretova and Yonathan Japha and Marko Toros and Ron Folman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.13723},
year = {2025}
}