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Macroscopic quantum systems and gravitational phenomena
Igor Pikovski
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Caslav Brukner
DOI
10.25365/thesis.33500
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30337.78365.510965-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Es werden niedrig-Energie Quantensysteme theoretisch studiert, um vor allem der Frage nachzugehen, wie solche Systeme experimentelle Untersuchungen der Wechselwirkung zwischen Quantenmechanik und allgemeiner Relativitätstheorie ermöglichen können. Die Arbeit konzentriert sich auf Quantensysteme, die genau kontrolliert und gemessen werden können, und die Untersuchungen der Quantenmechanik auf neuen Längen- und Massenskalen erlauben. Opto-mechanische Systeme werden erforscht und es wird gezeigt, wie mit kurzen Lichtpulsen Quantenzustände eines schweren Resonators präpariert und ausgelesen werden können, und wie sich mögliche phänomenologische Modelle der Quantengravitation messen lassen. Außerdem werden Effekte der gravitativen Zeitdilatation auf Quanteninterferenzexperimente mit Photonen und Materiewellen studiert. Es wird gezeigt, dass aufgrund der Zeitdilatation Verschränkung zwischen den internen Zuständen und der Schwerpunktskoordinate entsteht, welche zur Dekohärenz aller zusammengesetzten Quantensystemen führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Wechselwirkung zwischen Quantenmechanik und allgemeiner Relativitätstheorie Auswirkungen auf Quantensysteme selbst bei niedrigen Energien hat, und dass neue Phänomene auftreten die experimentell gemessen werden können.
Abstract
(Englisch)
Low-energy quantum systems are studied theoretically in light of possible experiments to test the interplay between quantum theory and general relativity. The research focus in this thesis is on quantum systems which can be controlled with very high precision and which allow for tests of quantum theory at novel scales in terms of mass and size. The pulsed regime of opto-mechanics is explored and it is shown how short optical pulses can be used to prepare and characterize quantum states of a massive mechanical resonator, and how some phenomenological models of quantum gravity can be probed. In addition, quantum interferometry with photons and matter-waves in the presence of gravitational time dilation is considered. It is shown that time dilation causes entanglement between internal states and the center-of-mass position and that it leads to decoherence of all composite quantum systems. The results of the thesis show that the interplay between quantum theory and general relativity affects even low-energy quantum systems and that it offers novel phenomena which can be probed in experiments.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
quantum optics opto-mechanics quantum gravity phenomenology time dilation in quantum theory
Schlagwörter
(Deutsch)
Quantenoptik Optomechanik Quantengravitationsphänomenologie Zeitdilatation in der Quantentheorie
Autor*innen
Igor Pikovski
Haupttitel (Englisch)
Macroscopic quantum systems and gravitational phenomena
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
149 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Caslav Brukner
AC Nummer
AC12130594
Utheses ID
29760
Studienkennzahl
UA | 091 | 411 | |