量子基礎・量子情報の新展開

重力が量子力学の法則に従うかどうかは未だ実験的に検証されていない根本的問題である。この検証に向けて、重力相互作用のみを介して二つの量子系間に生成される重力誘起量子もつれ（GIE）が注目されている。GIE を検出するためには、巨視的質量の量子状態を制御しながら微弱な重力相互作用を高感度に読み出す必要があり、その候補としてレーザー光と懸架鏡からなるオプトメカ系が考えられている。従来の研究では、鏡の位置を連続的に測定する模型が主に扱われてきた。一方で、同じ光を鏡と二回相互作用させることで位置そのものではなく位置の時間差、すなわち運動量に対応する情報を読み出すスピードメーター型測定も提案されている [1]。この方式では、低周波領域で輻射圧バックアクションの抑制が期待されるが、GIE 生成に有利な条件付き量子状態がどのようなパラメータ領域で実現されるかは十分に明らかでない。
　本研究では、この運動量測定型模型を連続測定の枠組みで記述し、従来の位置測定模型との比較を行う。特に、測定によって得られる鏡の条件付き状態や量子雑音のパラメータ依存性を調べ、運動量測定型模型が GIE 検証に対してどのような利点を持つかを検討する。本発表では、現在進めている模型の定式化と数値解析の進捗について報告する。

[1] S. Ghosh, D. Carney, P. Shawhan, and J. M. Taylor, Phys. Rev. A 102, 023525 (2020).