探测引力猫态

我们研究了在牛顿引力最简单设定下的引力两态系统（G2S）的性质。在物质的量子描述中，一个静止的大质量粒子原则上可以处于两个空间分离位置的叠加态。这种引力中的叠加态，或称引力猫态，会导致作用于附近测试粒子的牛顿力的涨落。此项研究的核心重要量是能量密度关联。这对应于随机引力理论中的噪声核，在弱场非相对论极限下求值。在此极限下，应力能量张量的量子涨落表现为牛顿力的涨落。我们描述了此类G2S系统的性质，并提出了测量牛顿力的猫态的两种方法，一种通过经典探针，另一种通过量子谐振子。我们的发现包括：(i) 质量密度涨落在单粒子系统中依然存在，且其量级与平均值同阶；(ii) 经典探针通常记录到非马尔可夫涨落力；(iii) 与G2S系统相互作用的量子探针在强耦合区可能发生拉比振荡。这一简单的原型引力量子系统可提供一个稳健的测试平台，以比较另类量子理论的预言，因为本文报道的结果基于标准量子力学和经典引力。