Speaker
Description
重力の量子性を検証法の一つとして、重力により誘起される量子もつれ（gravity-induced entanglement, GIE）の観測が注目されている。GIE の検出には、極めて弱い重力相互作用によって生じる量子相関を、熱雑音や測定雑音の存在下で有限時間内に読み出す必要がある。そのため、理想的な定常状態でのもつれだけでなく、有限時間の連続測定からどの程度安定にもつれを検出できるかを評価することが重要である。
本研究では、ニュートン重力により結合した二つの機械振動子を対象に、連続ホモダイン測定による GIE の有限時間検出可能性を数値的に評価した。系を common mode および differential mode に分解し、熱雑音、ショット雑音、輻射圧雑音、およびそれらの相関を含む確率的時間発展を計算した。得られた有限時間のホモダイン測定記録から、Welch 法と Wiener filter により条件付き分散・共分散を再構成し、entanglement negativity とGIE検出率を評価した。
その結果、適切なパラメータ選択により、理論的には GIE 条件を満たす領域が存在することを確認した。一方で、有限時間の測定記録からもつれを安定に検出するには、特に低周波領域のスペクトル推定と共分散の再構成精度が重要であり、測定時間が検出率を強く制限することが分かった。先行研究で用いられたマイケルソン干渉計での模型では$3\times 10^6$[s]で90%を超えるもつれ検出率を確認し、その有効性を検証できた。
しかし、測定角を最適化した p-squeezed 条件では理論的なもつれ量は大きくなるが、有限時間推定に伴う揺らぎにより検出安定性が大きく制限されることが示された。
本発表ではGIE検出に有利な測定条件と、有限時間測定における検出可能性について報告する。