纠缠 Yb+ 离子中显著增强的洛伦兹对称性破缺效应

洛伦兹对称性是现代物理学的基石之一。然而，包括弦场论在内的一些旨在统一引力与其他基本相互作用的理论，暗示洛伦兹对称性存在破缺 [1-4]。尽管这类强洛伦兹对称性破缺物理的能标远高于当前粒子加速器所能达到的水平，但洛伦兹破缺仍可能通过低能精密测量被探测到 [2]。在此，我们对多种原子系统对局域洛伦兹不变性 (LLI) 破缺的灵敏度进行了系统的理论研究。这些研究的目的是确定哪种原子最有希望探测到洛伦兹对称性破缺。我们确定 Yb+ 离子是一个兼具高灵敏度和优异实验可控性的理想系统。通过将量子信息启发的技术应用于 Yb+，我们预期对电子-光子扇区中 LLI 破缺物理的检验将达到 $10^{-23}$ 量级，比当前最佳界限灵敏五个数量级 [5-7]。最重要的是，Yb+ 离子检验所预期的 $10^{-23}$ 灵敏度将首次允许探究光子和电子的洛伦兹破缺是否在低能下被极小地抑制。