质心测量的量子极限

我们讨论了测量一组玻色子或费米子量子粒子的平均位置（质心）的问题，包括粒子数涨落。我们为这些测量在超低温下引入了一个标准量子极限，并在光子和超冷原子的背景下讨论了这一极限。对于费米子，我们提出证据表明泡利不相容原理具有非常有益的效果，导致位置标准偏差的1/N标度——而玻色子则是$1/\sqrt{N}$标度。实际平均位置涨落与该极限之间的差异是质心量子波包扩展的证据。由于经典脉冲展宽，这种宏观量子效应对于非相互作用粒子不易观察到。因此，我们还研究了光孤子和物质波孤子的演化，其中经典色散被抑制。在光子情形中，我们表明平均位置的内在量子扩散可能对孤子脉冲到达时间的不确定性有显著贡献。我们还讨论了如何利用物质波孤子中吸引性玻色子相对较长的寿命来演示由数千个粒子组成的宏观物体之间的量子干涉。