Consegui corrigir esse problema, por isso estou postando a resposta aqui, caso alguém mais tenha o mesmo problema.
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De acordo com alguém na internet , os drivers da NVIDIA não são compatíveis xrandr (ou pelo menos não a versão atual). Para alterar a resolução, eu precisava usar a GUI "NVIDIA X Server Settings". A opção está disponível no menu "X SERVER Display Configuration", sob a configuração "Resolution". O padrão é "Auto", que aparentemente sempre usa 60 Hz. Eu precisava definir explicitamente minha resolução e taxa de atualização e aplicá-la. Note que na primeira vez que fiz isso, eu peguei uma falha (do Compiz, eu acho?). Eu reiniciei o meu sistema e tentei novamente, e dessa vez funcionou. Depois de alterar essa configuração,
xrandr
exibe 120 Hz como a taxa de atualização atual. -
No entanto, a alteração acima não é a história completa. Eu pude ver claramente que 120 Hz ainda não estava sendo usado, já que arrastar rapidamente as janelas ao redor da tela resultou em movimento brusco e intermitente. Para corrigir isso, tive que abrir a GUI "Gerenciador de Configurações CompizConfig", navegar até o plug-in "Composto" e novamente definir a taxa de atualização de volta para 120 Hz. Eu já tinha mudado isso antes, mas por algum motivo, ele havia mudado de volta. Em seguida, desativei "Detect Refresh Rate" para manter a minha configuração.
Com as etapas acima implementadas, minha taxa de atualização foi alterada para 120 Hz. É incrível voltar a 120 Hz novamente depois de sofrer 60 Hz. É suave como seda e meus olhos já estão se sentindo melhor. :)