白皮书：用于检验量子引力自旋纠缠判据的1-10 Hz物质波干涉仪
White paper: 1-10 Hz matter-wave interferometer to test the spin entanglement witness for quantum gravity
- University College London（伦敦大学学院）
- David Potter Institute for Quantum Information and Spacetime, University College London（伦敦大学学院大卫·波特量子信息与时空研究所）
- Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana（卢布尔雅那大学数学与物理学院）
- Van Swinderen Institute, University of Groningen（格罗宁根大学范斯温德伦研究所）
- University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）
- Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文系）
- Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo（滑铁卢大学滑铁卢天体物理中心）
- Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）
- Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I)（里昂双无限物理研究所）
- Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
AI总结：
该白皮书提出利用1-10 Hz频段的物质波干涉仪，通过量子引力诱导质量纠缠协议检验引力量子性，并强调抑制低频噪声至10^-15 m s^-2/√Hz以下的关键要求。
AI中文摘要：
在本白皮书中，我们强调了（1-10 Hz）频率范围对于利用量子引力诱导的质量纠缠（QGEM）协议进行引力量子性质实验室测试的重要性。QGEM要求物质波干涉仪的质量（m~10^-15-10^-14 kg），间距（d~30-50 μm），同时保持（1-20 μm）的空间叠加态和（τ~0.1-1 s）的相干时间。这些要求使得低频环境噪声成为核心实验挑战，并将QGEM置于与爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探索者（CE）低频目标密切相关的领域。特别是，QGEM对由地震和其他环境质量密度波动产生的相对加速度噪声（RAN）和重力梯度噪声（GGN）敏感。对于代表性参数m=10^-14 kg，Δx=10 μm，τ=1 s，差分加速度噪声幅度谱密度必须抑制在10^-15 m s^-2/√Hz水平以下，以将加速度引起的退相干保持在相关实验尺度以下。因此，实现这种水平的低频噪声抑制是QGEM的关键要求，并且与ET和CE所解决的地震和重力梯度噪声挑战密切相关。
英文摘要：
In this white paper, we highlight the importance of the ($1-10~{\rm Hz}$) frequency range for laboratory tests of the quantum nature of gravity using the quantum gravity-induced entanglement of masses (QGEM) protocol. QGEM requires matter-wave interferometers with masses ($m\sim10^{-15}-10^{-14}~{\rm kg}$), brought within separations ($d\sim30-50~μ{\rm m}$), while maintaining spatial superpositions of ($1-20~μ{\rm m}$) and coherence for ($τ\sim 0.1 - 1~{\rm s}$). These requirements make low-frequency environmental noise a central experimental challenge and place QGEM in a regime closely related to the low-frequency goals of the Einstein Telescope (ET) and the Cosmic Explorer (CE). In particular, QGEM is sensitive to relative acceleration noise (RAN) and to gravity-gradient noise (GGN) generated by seismic and other environmental mass-density fluctuations. For representative parameters $m=10^{-14}~{\rm kg}$, $Δx=10~μ{\rm m}$, and $τ=1~{\rm s}$, the differential acceleration-noise amplitude spectral density must be suppressed well below the $10^{-15}~{\rm m\,s^{-2}/\sqrt{Hz}}$ level to keep acceleration-induced dephasing below the relevant experimental scale. Achieving this level of low-frequency noise suppression is therefore a key requirement for QGEM and closely parallels the seismic and gravity-gradient noise challenges that ET and CE address.
