Einheitliche Entwicklungen, die durch wechselwirkende Quantenspeicher entstehen: Geschlossene Quantensysteme, die sich anhand ihrer Zustandsgeschichten steuern

Einheitliche Entwicklungen, die durch wechselwirkende Quantenspeicher entstehen: Geschlossene Quantensysteme, die sich anhand ihrer Zustandsgeschichten steuern

Zeitstempel: 15. Mai 2023, 9:04 Uhr
Quellknoten: 2653162

Alireza Tavanfar1,2, Aliasghar Parvizi3,4, und Marco Pezzutto5

1Champalimaud Research, Champalimaud Centre for the Unknown, 1400-038 Lissabon, Portugal
2Institut für Neurowissenschaften, University of Oregon, Eugene, OR 97403, USA
3Fakultät für Physik, Universität Teheran, 14395-547, Teheran, Iran
4School of Particles and Accelerators, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM), Postfach 19395-5531 Teheran, Iran
5Komplexe Systeme und statistische Mechanik, Forschungseinheit Physik und Materialwissenschaften, Universität Luxemburg, L-1511 Luxemburg

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Abstrakt

Wir schlagen neuartige Quantensysteme und Verhaltensphasen vor, formulieren und untersuchen sie, in denen momentane Entscheidungen der Systemspeicher interagieren, um die internen Interaktionen und einheitlichen Zeitentwicklungen des Systems zu begründen. In einem geschlossenen System dieser Art wird der einheitliche Evolutionsoperator von Moment zu Moment aktualisiert, indem er aus der „Erfahrung“ des Systems, also seiner Quantenzustandsgeschichte, neu erstellt wird. Die „Quantum Memory Made“-Hamiltonoperatoren (QMM-Hs), die diese einheitlichen Entwicklungen erzeugen, sind hermitesche nichtlokale zeitliche Operatoren, die aus willkürlich gewählten Vergangenheits-bis-Gegenwart-Dichteoperatoren des geschlossenen Systems oder seiner willkürlichen Subsysteme bestehen. Die zeitlichen Entwicklungen dieser Art werden durch neuartige nichtlokale nichtlineare von-Neumann- und Schrödinger-Gleichungen beschrieben. Wir stellen fest, dass nichttriviale rein-QMM-Einheitsentwicklungen „robust nicht-markovianisch“ sind, was bedeutet, dass die maximalen zeitlichen Abstände zwischen den ausgewählten Quantenspeichern endliche Untergrenzen überschreiten müssen, die durch die Wechselwirkungskopplungen festgelegt werden. Nach allgemeinen Formulierungen und Überlegungen konzentrieren wir uns auf die hinreichend komplexe Aufgabe, Verhaltensphasen von Ein-Qubit-Reinzustandsentwicklungen zu ermitteln und zu klassifizieren, die durch polynomiale QMM-Hs erster bis dritter Ordnung aus einem, zwei und drei Quantenspeichern erzeugt werden . Die aus QMM-Hs resultierenden Verhaltensattraktoren werden mithilfe von QMM-Zweipunktfunktionsobservablen als natürlichen Sonden charakterisiert und klassifiziert, wobei analytische Methoden mit umfangreichen numerischen Analysen kombiniert werden. Die QMM-Phasendiagramme erweisen sich als außergewöhnlich umfangreich und weisen verschiedene Klassen beispielloser einheitlicher Entwicklungen mit physikalisch bemerkenswerten Verhaltensweisen auf. Darüber hinaus zeigen wir, dass QMM-Wechselwirkungen neuartige rein interne dynamische Phasenübergänge verursachen. Schließlich schlagen wir unabhängige grundlegende und angewandte Bereiche vor, in denen die vorgeschlagenen „erfahrungszentrierten“ einheitlichen Entwicklungen natürlich und vorteilhaft angewendet werden können.

Populäre Zusammenfassung

Betrachten Sie ein geschlossenes Quantensystem S und alle möglichen Subsysteme, die es enthält. Für ein Fenster der Geschichte, das sich vom ersten Moment bis heute erstreckt, lässt sich die umfassende „Erfahrung“ dieses geschlossenen Systems natürlich als ein indiziertes Archiv definieren, das aus allen Zuständen besteht, die S selbst einheitlich entwickelt hat, zusammen mit allen Zuständen (die werden entsprechend) von all diesen Subsystemen gebildet. Die zentrale Idee der vorliegenden Arbeit ist die vermutete natürliche Möglichkeit neuartiger Quantenverhaltensweisen, bei denen es diese sich ansammelnde Erfahrung selbst ist, die eine Schlüsselrolle bei der Beschaffung und Aktualisierung der internen Wechselwirkungen und des Hamilton-Operators von S. spielt.

Mit anderen Worten: Das bestimmende Thema der Arbeit besteht darin, tiefe strukturelle und verhaltensbezogene Wechselwirkungen zwischen Nicht-Markovianität, nämlich Abhängigkeiten von der Staatsgeschichte, und dem Grundprinzip der Unitarität vorzuschlagen, zu formulieren und zu untersuchen. Wir präsentieren eine allgemeine Formulierung der oben genannten Synergie, gefolgt von umfangreichen analytischen und numerischen Analysen der Strukturen und den konsistenten Lösungen der resultierenden neuartigen nichtlokalen, nichtlinearen Schrödinger- und von-Neumann-Gleichungen in allgemeinen Kontexten und in den einfachsten Modellen. Wie diese Untersuchungen deutlich zeigen, sind die Verhaltenseffekte der vorgeschlagenen Wechselwirkungen zwischen Erfahrungszentrierung und Evolutionseinheitlichkeit tatsächlich enorm: Die Verschmelzung führt zu einem breiten Spektrum beispielloser, unterschiedlicher Klassen von Quantenverhalten, die qualitativ bemerkenswert sind.

Zum Abschluss der Arbeit als ersten Schritt zur vollständigen Offenlegung der vorgeschlagenen „erfahrungszentrierten Quantentheorie“, nämlich der Theorie der (emergenten oder grundlegenden) erfahrungszentrierten einheitlichen Evolutionen, stellen wir uns vor und zeigen auf, wie sie auf natürliche Weise in verschiedenen unabhängigen Bereichen angewendet werden kann Bereiche wie Quantengravitation (insbesondere Wheelersche Systeme) und allgemeine Quantenintelligenz.

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