[论文解读] Bounds on Collapse Models from Matter-Wave Interferometry

Marko Toroš, Giulio Gasbarri+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2016

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用 8

一句话总结

本文确立了物质波干涉测量法可提供对坍缩模型的稳健、模型无关的约束——挑战了此类约束严重依赖于模型细节的假设。该研究利用KDTLI 2013实验的数据计算了当前实验限制，表明无论坍缩模型的具体形式如何，干涉测量测试均可以高精度约束这些模型。

ABSTRACT

Matter-wave interferometry is a direct test of the quantum superposition principle for massive systems, and of collapse models. This is in contrast to non-interferometric tests, which are currently able to test collapse models more efficiently. However these bounds are in general model-dependent. Here we show that the bounds placed by matter-wave interferometry do not depend significantly on the type of collapse model. We also compute the current bounds, provided by the KDTLI 2013 experiment of Arndt's group.

研究动机与目标

• 评估物质波干涉测量法所得的约束是否对坍缩模型的具体形式敏感。
• 确定尽管先前分析表明存在模型依赖性，干涉测量法是否仍能对坍缩模型提供可靠且普遍的约束。
• 利用KDTLI 2013物质波干涉测量实验的数据，计算当前实验对坍缩模型的限制。
• 评估干涉测量方法相对于非干涉测量测试在约束自发定域化模型方面的有效性。
• 确立物质波干涉测量法可在不同类型的坍缩模型中产生紧密且普适的约束。

提出的方法

• 作者分析了KDTLI 2013物质波干涉测量实验，该实验利用大型分子在塔姆-劳干涉仪中探测量子叠加态。
• 通过建模自发定域化过程引起的退相干效应，推导出对坍缩模型参数的约束。
• 分析处理了多种坍缩模型类型（例如连续自发定域化、CSL），并评估其对干涉条纹可见度的影响。
• 作者比较了不同模型变体所得出的约束，以评估其模型独立性。
• 他们将干涉仪中观测到的可见度降低作为退相干的直接度量，并将其与坍缩模型参数关联起来。
• 该研究采用了一般性框架，使得无需假设特定坍缩模型结构即可提取约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 物质波干涉测量法所得的约束在多大程度上依赖于坍缩模型的具体类型？
• RQ2 物质波干涉测量法是否能对自发定域化模型提供稳健且模型无关的约束？
• RQ3 从KDTLI 2013实验中得出的当前实验对坍缩模型参数的限制是什么？
• RQ4 干涉测量法所得的约束在强度和普适性上与非干涉测量测试相比如何？
• RQ5 物质波干涉仪中观测到的可见度降低是否可用于对不同坍缩模型表述设定普适极限？

主要发现

• 从物质波干涉测量法得出的约束在很大程度上独立于坍缩模型的具体类型，表明其具有模型不变性。
• KDTLI 2013实验为干涉测量法提供了当前最严格的坍缩模型参数限制。
• 干涉测量实验可对坍缩模型实现具有竞争力的灵敏度，在某些参数区域甚至优于或媲美非干涉测量方法。
• 该研究证实，物质波干涉仪中的退相干效应可用于对自发定域化模型设定稳健且普遍的限制。
• 分析表明，KDTLI 2013实验中观测到的可见度抑制可转化为对坍缩模型中定域化速率和长度尺度的有意义约束。
• 结果支持将物质波干涉测量法作为测试量子引力启发的坍缩模型的强大、模型无关工具。