Ein experimenteller Test des geodätischen Regelvorschlags für die nichtzyklische geometrische Phase

Die geometrische Phase aufgrund der Evolution des Hamiltonoperators ist ein zentrales Konzept in der Quantenphysik und könnte vorteilhaft für die Quantentechnologie sein. Bei nichtzyklischen Evolutionsprozessen steht ein Vorschlag in Beziehung zur geometrischen Phase, der die Fläche beschreibt, die von der Phasenraumtrajektorie und der kürzesten Geodäte, die ihre Endpunkte verbindet, umschlossen wird. Die experimentelle Demonstration dieses geodätischen Regelvorschlags in verschiedenen Systemen ist von großem Interesse, insbesondere aufgrund des potenziellen Einsatzes in der Quantentechnologie. Hier berichten wir über eine zuvor nicht gezeigte experimentelle Bestätigung der geodätischen Regel für eine nichtzyklische geometrische Phase mittels eines räumlichen SU(2) Materiewelleninterferometers, das mit hoher Präzision den vorhergesagten Phasensignumwechsel und π-Sprünge demonstriert. Wir zeigen die Verbindung zwischen unseren Ergebnissen und der Pancharatnam-Phase. Abschließend weisen wir darauf hin, dass die geodätische Regel angewendet werden kann, um die Rotverschiebung in der allgemeinen Relativitätstheorie zu erhalten, und somit ein neues Quantenwerkzeug zur Messung der Gravitation zu ermöglichen.