弱引力场中的相对论性粒子运动与量子光学

空间中长基线量子实验的可能性使得有必要更好理解相对论性量子粒子在弱变化引力场中的时间演化。我们解释为何基于量子力学的传统量子光学与原子物理处理在面临定域性、同时性、信号传递、因果性等问题时可能变得不恰当。需要量子场论。加入引力效应后，我们导向弯曲时空量子场论（QFTCST）。这一成熟理论应作为一大类所提出的检验引力与量子理论基础以及相对论设定下量子信息论基本概念的太空实验的规范参考理论。这是从 QFTCST 视角处理近期空间量子光学与物质波实验的系列论文的第一篇。我们利用 QFTCST 分析光子与标量有质量粒子的量子运动，并应用于干涉仪实验。我们的主要结果是：对光子而言，弱引力场在主导阶完全等价于非均匀介电质，从而允许用光学介质理论中熟悉的概念描述弯曲空间中的量子光学实验。我们还讨论了探测一阶量子相干性的干涉实验、协变粒子探测理论的重要性，以及到达时间测量的相关性。对于有内部结构的重粒子，我们识别出一种新颖的引力诱导相移，其源于归属于激发内部态的不同引力质量。该相移原则上可在空间实验中测得。