Optics in a field of gravity
E. Eriksen, O. Gron
在匀加速参考系中静止的观察者会经历一个平行的引力场，在那里光线形成为圆弧而不是直线。我们推导出一个在林德勒框架中静止的球体和一个自由下落的球体在框架中静止的观察者看来是怎样的。
An observer at rest in a uniformly accelerated reference frame experiences a parallel gravitational field, where the rays of light are formed as circular arcs instead of being straight lines. We deduce how a sphere at rest in the Rindler frame, and a freely falling sphere, will appear to an observer at rest in the frame.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Quantum Gravito-Optics: A Light Route from Semiclassical Gravity to Quantum Gravity
尽管我们已经分别对量子理论和广义相对论有了透彻的理解，但量子引力仍然是一个难以捉摸的理论，这可能是由于缺乏任何观测线索。我们认为，量子引力的理论有一个强大的约束锚在引力辐射部门，确保可靠的物理线索，虽然在一个有限的可观察的形式。特别是，所有类型的引力波预计将在LIGO类先进探测器中观测到，是完全量子力学状态的辐射。在辐射部分，通过量子光学中的光学等效定理的模拟，在大多数相关量子算符函数是正常有序的真实情况下，确保了完整的量子引力理论与熟悉的半经典理论的精确等价。我们表明，这确实是一个大规模的二元系统，一个单一的引力原子，发射相干辐射的波的检测的情况下。量子引力光学的概念可以帮助我们沿着通往量子引力的模糊道路前进。
Optics of spin-1 particles from gravity-induced phases
在外部引力场中，麦克斯韦方程和麦克斯韦-德拉姆方程可以精确地解到一阶。引力背景在自旋为1的粒子的波函数中诱导相位。这些相产生粒子的光学特性而不需要任何薄透镜近似。
The double copy: from optics to quantum gravity
最近，在电磁学和引力理论之间发现了一种有趣的关系（“双重复制”）。这可能为我们提供了一种思考引力的新方法，也有一些实际应用，包括有效计算引力观测值，以及如何使用光学系统模拟引力。在本教程中，我们将回顾关于双拷贝的已知知识，并认为现在是光学和/或凝聚态研究人员对这种迷人的对应感兴趣的最佳时机。
Spin-gravity coupling and gravity-induced quantum phases
外部引力场在粒子的波函数中引入相位因子。这些相位在背景引力场中精确到一阶，具有明显的协变性和规范不变性，为研究自旋-引力耦合以及引力场和惯性场中粒子的光学提供了有用的工具。我们讨论的作用，自旋引力耦合在特定的问题。
Wave optics of quantum gravity for massive particles
考虑了闵可夫斯基时空背景下的量子引力效应。结果表明，尽管缺乏完整的量子引力理论，但量子引力涨落对大质量粒子传播的影响仍可以作出一些具体的预言。我们证明了虽然引力势涨落不产生粒子散射，但由于离壳效应，它们会引起物质波的退相干。对于普朗克质量级的点状大质量粒子，这种效应是相当可观的。然而，这种类型的退相干超出了有限尺寸的真实粒子的可测量的可能性。
Joule-Thomson expansion and Optical behaviour of Reissner-Nordström-Anti-de Sitter black holes in Rastall gravity surrounded by a Quintessence field
本文研究 Rastall 引力中受精质场包围的 RN-AdS 黑洞，分析能动量守恒破缺对其热力学、Joule-Thomson 膨胀、阴影和能量发射率的影响。
Efficient Simulation of Loop Quantum Gravity -- A Scalable Linear-Optical Approach
在经典计算机上模拟复杂量子过程的问题引起了量子模拟领域的发展。量子模拟器解决了经典模拟器无法解决的问题，例如玻色子采样。在物理学的另一个领域，统一广义相对论和量子理论是我们这个时代最大的挑战之一。一个主要的方法是圈量子引力（LQG）。在这里，我们连接这两个领域，并设计了一个线性光学模拟器，使光学量子门的演变模拟LQG的自旋泡沫振幅。它已被证明，在简单的量子场论计算跃迁振幅属于类BQP -这强烈表明，计算跃迁振幅的LQG是经典的棘手。因此，这些振幅可以用通用量子计算机有效地计算，唉，这可能需要几十年的时间。我们在这里提出了一种替代的专用线性光量子计算机，它可以使用当前的技术来实现。这台机器能够有效地计算这些量。这项工作为量子引力与量子信息的联系开辟了一条新的途径，并将扩展我们对该理论的理解。
Analytical description of quantum emission in optical analogues to gravity
我们考虑一个移动的折射率扰动的光学介质作为一个光学模拟波的影响下的重力。我们用Hopfield模型中的拉格朗日量来描述电介质。我们补充了弯曲时空中的场论，以解析地解决该模型中所有模式和频率的散射问题。由于色散，场模式的运动学场景可能包含某些频率的光学事件视界。计算了在与微扰同动的坐标系和实验室坐标系下的自发发射谱。我们还计算了光谱分辨光子数的相关性在任一帧。根据视界的存在，发射的多模场有不同的类型。我们表明，这些类型对系统参数的变化具有鲁棒性，因此是光学和非光学类似物的真正特征。这些方法和发现为色散系统中模拟重力的新观测铺平了道路。
Optical Landscapes and High-Energy Collisions in Hairy Horndeski Gravity
本文研究毛状霍恩德斯基黑洞的类光测地线结构与高能粒子碰撞，推导光子球参数，发现极端构型下存在稳定光子球，且该构型下BSW效应的质心能量会发散。
Optical Images of Mini Boson Stars in Palatini $f(R)$ Gravity
本研究在Palatini $f(R)$引力中探讨了微型玻色星的光学特性，通过数值模拟分析其光学图像特征，以区分玻色星与黑洞。
Note About Born-Infeld Inspired Gravity Coupled Non-Minimally to Scalar Fields and Eddington Gravity with Matter
本文研究非最小耦合标量场的 Born-Infeld 启发引力正则结构，并构造多标量场耦合的 Eddington 引力，使其哈密顿量等价于最小耦合标量场的广义相对论。
Using numerical methods from nonlocal optics to simulate the dynamics of N-body systems in alternative theories of gravity
具有局域和非局域非线性的广义薛定谔-牛顿方程组被广泛用于描述傍轴近似下非线性介质中光的传播。然而，它的使用并不局限于光学系统，可以用来描述大量不同的物理现象，例如，暗物质或引力的替代理论。因此，为研究在该模型下传播的光而开发的数值求解器可以适用于解决这些其他现象。事实上，在这项工作中，我们报告了一个求解器的开发的HiLight模拟平台的基础上GPGPU超级计算和所需的适应这个求解器被用来测试的影响，新的扩展的广义相对论的动力学系统，特别是那些基于理论与非最小耦合曲率和物质。在研究这些新模型时，这种方法提供了一种快速验证它们的方法，因为它们的分析很困难。本文介绍了模拟模块，它的性能，和一些初步的测试。
Group field theory for quantum gravity minimally coupled to a scalar field
我们构造了一个量子引力与相对论性标量场最小耦合的群场论模型，并在其费曼展开式中定义了相应的离散引力路径积分（以及隐含的耦合自旋泡沫模型）.我们还分析了一些相同的模型的变化，相应的离散重力路径积分，其推广到多个标量场的耦合，并讨论其可能的应用，以提取有效的宇宙动力学从完整的量子引力形式主义，在群场论凝聚宇宙学的背景下。
Nonstandard optics from quantum spacetime
我们研究了出现在正则量子引力中的半经典时空图像中的光传播。在这样的图像中，时空在微观尺度上呈现出类似聚合物的结构，人们自然会期望偏离普通真空的完美非色散性。我们评估这些偏离，计算修改麦克斯韦方程由于量子引力，并显示，在某些情况下，非零校正出现依赖于螺旋度的传播波。这些效应可能导致量子时空离散性质的可观测宇宙学预测。特别是，最近对各种能量的伽马射线暴光谱的非色散性的观测，可以用来限制描述宇宙的半经典状态的类型。
Instanton representation of Plebanski gravity XXII. Minisuperspace quantization of gravity coupled to spin 1/2 fermionic fields
本文利用普列班斯基引力的瞬子表象，实现了无质量自旋1/2费米子耦合引力的量子化。我们已经为这个模型构造了一个希尔伯特状态空间，并计算了哈密顿运动方程。从表面上看，经典方程似乎与理论的量子动力学是一致的。
Instanton representation of Plebanski gravity XX. Minisuperspace quantization of gravity coupled to the Klein--Gordon scalar field
本文用空间齐次变量的瞬子表象描述了与引力耦合的Klein-Gordon标量场。该结构为一般自相互作用势V提供了一个定义良好的希尔伯特状态空间，并与普朗克尺度以下的半经典极限有直接联系。此外，我们计算该模型的汉密尔顿运动方程，执行各种一致性检查的量子理论。
Experimental Tests on Yang-Mills Gravity with Accurate Measurements of the Deflection of Light
在几何光学极限下，具有时空平移规范对称性的杨-米尔斯引力预言了太阳对光线的偏转的$\D ϕ=7Gm/(2R) \approx 1.53''$。该结果比传统理论小约12%，与涉及光学频率的实验一致，精度为10- 20%。
Analog gravity from electrodynamics in non-linear media
在几何光学近似电动力学的工作，我们推导出的表达式表示一个有效的弯曲的几何形状，引导电磁波在材料介质中的传播，其物理性质取决于外部电场。双折射的问题得到解决，非常光线的轨迹明确制定。通过适当地设置电场，可以获得光线路径的非常一般的曲线。
GL(3,R) gauge theory of gravity coupled with an electromagnetic field
本文研究了耦合外电磁场的$GL(3,R)$引力规范理论的一致性。结果表明，通过引入辅助场，可以避免对麦克斯韦场的限制。
Dirac spinor fields in the teleparallel gravity: comment on "Metric-affine approach to teleparallel gravity"
我们证明了在广义相对论的遥平行等价中，狄拉克旋量场与引力场的耦合是相容的。对于任意的SO（3，1）联络，旋量场与引力场的耦合有两种可能。Y. N. Obukhov和J. G. Pereira在论文{ \it Metric-affine approach to teleparallel gravity} [gr-qc/0212080]中只在一个特定耦合的框架中发生。通过采用替代耦合，一致性问题消失了。
Propagation of pulsed light in an optical cavity in a gravitational field
本文利用6 GHz电光频率梳与低噪声连续波激光器测量高精细度光学腔共振频率，在$10^{-12}$光频精度内证明脉冲光与连续波光所受引力影响一致，未发现矢量引力理论预言的差异。
The Scalar Field Of 5D Gravity And The Higgs Field Of 4D Particle Physics: A Possible Connection
本文综述了非紧化Kaluza-Klein引力的标量场与粒子物理的Higgs场联系的主要结果。在5D流形中嵌入4D时空可以导致可变的宇宙学“常数”和粒子质量与普朗克值相比很小。
Analogues of gravity-induced instabilities in anisotropic metamaterials
在弯曲时空中的场论中，已知合适的背景时空几何可以触发场的不稳定性，导致其（量子和经典）波动的指数增长--在量子环境中称为$\textit{vacuum awakening}$的现象，在某些经典场景中种子$\textit{spontaneous scalarization/vectorization}$。尽管它的概念感兴趣，但实际观察这种效应的性质是不确定的，因为它取决于在强引力体系中具有适当质量和耦合的场的存在。在这里，我们提出了类似的重力引起的不稳定性的基础上非线性光学的超材料，可以在原则上，在实验室中观察到。
Wave-optics gravitational wave lensing in modified gravity
本文在修正引力框架下研究波动光学区域的引力波透镜效应，提出曲率耦合传播方程，揭示低频极限下放大因子不再趋近于1的新现象，并通过扭曲波解释和散射振幅语言描述这一效应。
Searching for Coherent States: From Origins to Quantum Gravity
我们从三个不同的角度讨论相干态的概念：薛定谔的开创性方法，量子光学的实验研究，以及量子引力的理论发展。这种比较研究试图强调方法之间的联系，并提供一个连贯的领域的短篇小说，可以这么说。它可能有助于教学目的，以及量子光学和量子引力的专家愿意嵌入他们的观点在更广泛的景观。
Free-fall of photons in a planar optical cavity
我们考虑主轴垂直于地球局部重力场的平面光腔。我们研究了引力作用下被困在空腔间隔物中的光波包的运动。在相对论框架内，我们发现，最初在平面群速度方面静止的波包在早期被$g$加速，与自由降落的非相对论极限一致。我们表明，这种现象是引力红移的表现，适用于光子在腔内休息。
Holographic Einstein Rings of an AdS Black Hole in Massive Gravity
本研究在全息框架下刻画有质量引力中AdS黑洞的爱因斯坦环，通过波动光学成像得到其光学外观，发现环的形态随参数和观测位置变化，且亮环位置与几何光学计算的光子球半径一致，为全息理论解析研究及黑洞评估提供支持。
Formalism for testing theories of gravity using lensing by compact objects. III: Braneworld gravity
膜世界引力是一个赋予物理空间额外维度的模型。在II型兰德尔-桑德拉姆膜世界引力模型中，额外维度改变了黑洞周围的时空几何，并改变了对原始黑洞形成和生存的预测。在这个模型中，我们发展了一个全面的远场黑洞透镜的解析形式，用不变量来计算所有的几何光学透镜观测量。然后，我们在半经典极限下对膜世界透镜中的波动光学进行了初步分析。我们表明，波动光学提供了唯一现实的方式来观察膜世界效应的黑洞透镜。我们指出，如果原始膜世界黑洞存在，质量为M，并且贡献了暗物质的一小部分f，那么它们中大约有3e 5 x f（M/1 e-18 Msun）^（-1）位于我们的太阳系内。我们称这些天体为“attolenses”，它们会在能量约为100（M/1 e-18 Msun）^（-1）MeV的伽马射线暴的能谱中产生干涉条纹（GLAST卫星很快就能探测到）。遍布宇宙的原始膜世界黑洞也能产生类似的干涉效应，“衰减”的概率可能是不可忽略的。如果观察到干涉条纹，则条纹间距将产生M的简单上限。探测到M <~ 1 e-19 Msun的原初黑洞将挑战广义相对论，并有利于膜世界模型。关于膜世界引力透镜测试的进一步工作必须进入物理光学领域，这需要对膜世界黑洞周围的完整时空几何进行描述。
An Analog Model for Quantum Lightcone Fluctuations in Nonlinear Optics
我们提出了一个利用非线性量子力学模拟量子引力效应的模型。在量子引力中，时空光锥的涨落是预料之中的，这将导致脉冲飞行时间的变化。这种效应也可能出现在非线性材料中。我们提出了一个模型，在该模型中，背景电场的波动，如由压缩光子态产生的，可以引起探测脉冲的有效光锥的波动。这导致了类似于量子引力的飞行时间的变化。我们做了一些数值估计，这表明该效应可能大到足以观察到。
Amplified transduction of Planck-scale effects using quantum optics
量子力学和引力的统一仍然是当今物理学的主要挑战之一。受量子引力启发的唯象模型为探索量子引力的潜在方面提供了一个窗口，包括可以通过实验测试的定性新行为。一个这样的唯象模型是广义不确定原理（GUP），它预言了修改后的海森堡不确定关系和变形的正则交换子。最近的研究表明，光学机械系统提供了重要的承诺，把严格的实验界限，这样的模型。在本文中，我们介绍了一个计划，以增加这些实验的灵敏度与脉冲光机械相互作用的扩展序列。我们还分析了光相位噪声和光损耗的影响，并提出了一种策略，以减轻这种有害的影响。
The detection of low-energy Quantum Gravity fluctuations with entangled states
我们提出一个利用量子光学信息技术探测低能量子引力现象的思想实验。引力场扰动，如引力波和量子引力涨落，使纠缠的光子对退相干，揭示了引力场波动的存在，包括那些更投机的来源，如紧凑的额外维度和亚毫米假设的低-能量量子引力现象，然后为当前天文空间可检测到的空间中的光子束和纠缠对的退相干设定限制技术.
Quantum Yang-Mills gravity in flat space-time and effective curved space-time for motions of classical objects
平直时空中平移规范群T（4）的杨-米尔斯引力意味着引力子的简单自耦合和真正守恒的能量-动量张量。它与实验的一致性关键取决于一个有趣的性质，即“有效黎曼度量张量”出现在且仅出现在光子和粒子波方程的几何光学极限中。我们得到了引力子-费米子耦合系统的费曼定则，其中包括具有两个规范参数的一般引力子传播子和鬼粒子的相互作用。作为N体系统的宏观物体的运动方程被证明是费米子波动方程的几何光学极限。本文讨论了经典粒子的具有有效黎曼度规张量的相对论性Hamilton-Jacobi方程。
Lovelock gravity is equivalent to Einstein gravity coupled to form fields
洛夫洛克引力是一类高阶导数引力理论，其线性化运动方程的时间导数不超过两个。在这里，它表明，任何洛夫洛克理论可以有效地描述为爱因斯坦引力耦合到一个p型规范场。这扩展了已知的f（R）引力理论的例子，它可以被描述为爱因斯坦引力耦合到标量场。
A group field theory for 3d quantum gravity coupled to a scalar field
我们提出了一个新的群场论模型，推广了Boulatov模型，它包含了三维重力和耦合到重力的物质。我们证明了该模型的费曼图振幅是由耦合到标量物质场的黎曼量子引力自旋泡沫振幅给出的。我们简要讨论了该模型的特征及其可能的概括。
Quantum Effects in Gravity Waves
讨论了引力波与腔场相互作用的量子力学描述。引力真空的量子涨落引起光场的压缩。此外，这种挤压经历了一种纯粹的量子效应--复活。测量这些引力引起的复苏，虽然从实验上无法达到，将提供证据的量子性质的引力。我们还讨论了相干和压缩引力波态与重力波探测器相互作用的量子力学处理。在相干引力波的情况下，我们用量子力学计算再现了经典理论的结果。压缩重力波的情形在经典理论中是无法计算的，但可以提供重力量子性质的证据。
Invariants and nonlinear fields in Spinor Gravity
旋量引力是一种仅基于基本旋量场的引力泛函积分公式。维因和度规是作为复合对象出现的。由于缺乏局部洛伦兹对称性，有效引力作用量中的新不变量导致爱因斯坦方程的修改。我们讨论了旋量引力的不同几何观点，特别强调非线性领域。有效的引力场方程作为旋量引力的最低阶Schwinger-Dyson方程的解而出现。
Renormalization of Einstein gravity through a derivative-dependent field redefinition
这项工作探讨了爱因斯坦引力的可重整化问题的另一种解决方案。在所提出的方法中，爱因斯坦引力转化为重正化的四阶导数引力理论，通过应用包含无限数量的高阶导数的场重新定义。结果还表明，电流-电流振幅不随场的重新定义而变化，从而保持了爱因斯坦引力的么正性。
Induced Gravity and Topological Quantum Field Theory
我们构造了一个诱导引力（前几何），其中牛顿常数和宇宙学常数都作为求解场方程的积分常数出现。通过加入鬼和反鬼的动力学项，将诱导引力作用量转化为拓扑场论。此外，通过求解FRW宇宙中的拓扑场论的场方程，我们得到了一个暴胀解。本文的研究可能有助于揭示诱导引力与拓扑量子场论之间的密切关系。
Gravity/Fluid Correspondence and Its Application on Bulk Gravity with $U(1)$ Gauge Field
作为AdS/CFT对应的长波长极限，重力/流体对应已被证明是用于提取与块体中的重力对偶的边界上的流体的属性的有用工具。本文在简要回顾重力/流体对应算法的基础上，讨论了它在$U(1)$规范场下的体重力场应用结果。在$U(1)$规范场的存在下，对偶流体具有更有趣的性质，如它的电荷流。此外，外加场$A_μ^{ext}$会影响电荷流，而$U(1)$的Chern-Simons项也会在电荷流中引入额外的结构，从而产生反常的输运系数.
Dilaton Gravity with a Non-Minimally Coupled Scalar Field
讨论了以标量场为源物质的二维量子引力。引力场与无质量标量场的耦合以一种特殊的形式出现。我们工作出两个例子，这些耦合，黑洞行为的解决方案进行了讨论，并与文献中发现的。
Thermodynamic approach to field equations in Lovelock gravity and f(R) gravity revisited
黑洞视界的热力学热力学第一定律可以从引力场方程得到。最近的一项研究表明，为了给出传统的黑洞热力学第一定律，应该考虑内视界的贡献。在此基础上，我们对Lovelock引力和f（R）引力中两类典型的带电黑洞进行了热力学分析.
Field theory for gravity at all scales
本文综述了经典引力中使用有效场论所取得的主要进展，重点介绍了后牛顿（PN）引力的有效场论所独有的进展。然后，我们继续概述各种前景，使用场论研究现实世界的引力波（GW）数据，以及改善我们的基本理解的重力在所有尺度上，从EFT的PN重力的散射振幅的现代进展，包括计算技术和有趣的对偶关系规范和重力理论。
On The Correspondence Between Noncommuative Field Theory And Gravity
在这篇简短的综述中，我总结了非对易（NC）场论与引力之间的对应关系的新发展，简称为NCFT/引力对应。我阐明了为什么NC时空中的规范理论应该是引力理论。NCFT/引力对应的一个基本原因是NC时空中的$Λ$ -对称性（或B-场变换）可以被认为是由达布定理产生的同形同胚。这一事实引出了一幅关于引力的惊人图景：引力可以从NC时空中的规范理论中出现。引力是一种从模糊时空中的规范场中涌现出来的集体现象。
Newtonian gravity from the Higgs field: the sublimation of aether
我们说明了为什么在广义相对论中的时空结构与引力从标量场的动力学起源并不矛盾。此外，我们认为，最近发现的单重态希格斯场的无间隙模式代表了最自然的动力学代理牛顿引力。
Quantum signatures in nonlinear gravitational waves
尽管引力的有效量子场论描述不可重正化，但它允许超越经典广义相对论的预测。当我们进入引力波天文学的时代，一个重要的和及时的问题是，是否可以测量的量子预言，离开经典引力，类似于量子光学效应，不能用经典电动力学解释，可以找到。在这项工作中，我们研究的量子签名引力波使用量子光学工具。压缩相干引力波，可以表现出亚泊松引力子统计，可以增强或抑制由干涉仪测量的信号，这是量子压缩的特征效应。此外，我们表明，高斯引力波量子态可以从测量的光场相互作用的一个单一的副本的引力波的合奏重建，从而打开了超越经典广义相对论的引力量子特征检测的可能性。
Quantum fields in curved space-time, semiclassical gravity, quantum gravity phenomenology, and analogue models: Report on session D4 at GR20
第20届广义相对论和引力国际会议（华沙，2013年）的D4平行会议上的演讲进行了总结。
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