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量子场模拟器中弯曲光锥的实验观察
光锥体现了物理学中最基本的原理之一：因果关系。在构建描述自然界基本相互作用的模型时，基本要求之一是光锥的存在。事实上，人们已经认识到它们的出现是量子场的相对论不变性的结果 (1)。有趣的是，有几个系统的有效动力学是相对论不变的，有效光锥也发挥了作用。最近的实验表明，有效光锥确实会出现在冷原子气体中 (2, 3)。为了直接观察这些光锥，必须克服几个实验挑战，包括在精细长度尺度上解析系统并测量能够揭示它们的相关可观测量。解决这些问题是设计量子模拟器的更大研究工作的一部分 (4-7)。例如，操纵一维隧道耦合气体可以模拟具有基础重要性的原型场论（8–11），但也可以捕获纳米线中的电荷传输（12）。在这里，我们的目标是使用这个量子模拟器通过实验探索其在非均匀或弯曲度量中模拟动力学的潜力。类似的目标一直是模拟重力系统（13，14）的重点，该系统最近在使用冷原子系统模拟黑洞（15，16）或宇宙学（17–19）过程方面非常成功。在这项工作中，我们研究了非均匀一维量子气体中的关联传播。我们表明，关联前沿遵循模拟声学度量的测地线，并发现传播速度的空间依赖性与理论建模一致。我们观察相关前沿的弹道传播，并讨论这些相关前沿的详细形状、系统边界的反射和周期性复发。
时空曲率对量子排放的影响...
在弯曲的时空中，量子闪光导致颗粒的自发发射。著名的是，如果弯曲的时空包含事件范围，则可以通过鹰效应[1，2]来散发成对的颗粒。但是，（静态）黑洞事件范围并不是导致粒子发射的唯一“时空曲率状态”。模拟空间是有效的波介质，可以在可配置的弯曲空间上进行桌面实验[3]。除了静态黑洞[4-10]外，还可以创建例如（静态）白洞事件范围[4，6，8，11 - 15]，旋转几何形状类似于Kerr黑洞[16，17]，扩展了宇宙[18-20]或什至（静态）两个马相互作用[21，22]。对于具有静态视野的这些系统，地平线上的波浪的经典频率转移一直是传统的基准来证明模拟重力物理学，尽管也观察到了无法与地平线相关的波浪的散射[6，11，11，13，23，24]。相关的颗粒对粒子的相关对被认为是量子鹰效应的明确标志[26，27]，因此已经对流体系统进行了广泛的研究，其中已经研究了它们在各种色散方面的纠缠[28-37]。然而，这些研究并未对比地平线和无水平的自发发射，并且在其他模拟系统和许多模式中都没有做到这一点。ergo，时空曲率对重力类似物中量子发射的影响的问题出现了：是什么区别于地平线的发射（鹰效应）与地平线发射？在这封信中，我们使用分散模拟光学系统[4，6，8，12，38 - 40]证明了不同“时空曲率状态”之间的过渡。由于分散，每种频率模式在带有或不带有ho子的时空时都会经历不同的运动学。为了进一步查明物质，我们使用了一个系统，其中粒子是从一个点发出的：大约阶梯形的光学脉冲通过分散介质移动，我们在1D中考虑。脉冲强度通过光学KERR效应增加了介质的折射率N，从而产生了移动的折射率前部（RIF）。台阶下的光被增加的索引减慢，即，某些频率的光将在脉搏速度以下放慢速度并捕获到RIF中。这类似于黑洞事件范围内波的运动学[3，41，42]。在其他频率下，光线遵循不同的运动学场景（即，波浪的轨迹）。因此，这种简单的光学系统使我们能够在这些不同情况下对比量子发射。此外，存在散射的分析解决方案。我们介绍了RIF模式的所有可能的运动场景，从而解释了阶跃高度（索引变化中的幅度）和系统分布之间的相互作用如何产生时空曲率的不同状态。此外，我们使用对数负性量化了模式的两部分纠缠，这是单调的纠缠。然后，我们使用[43，44]中开发的一种分析方法来描述模式在RIF处的散射，并计算到时空曲率的每个策略中的自发发射。关键模式的纠缠光谱表示多模纠缠，这高度依赖于运动学方案。因此，我们完成了所有模式对之间在时空曲率的所有模式对之间计算的纠缠程度。