Trung tâm Hệ thống Lượng tử Kỹ thuật, Trường Toán học và Vật lý, Đại học Queensland, QLD 4072 Úc
Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.
Tóm tắt
Một trong những điểm khác biệt cơ học lượng tử với thuyết tương đối là ở chỗ nó yêu cầu một hệ quy chiếu nền cố định cho không thời gian. Trên thực tế, đây dường như là một trong những trở ngại chính về mặt khái niệm trong việc thống nhất hai lý thuyết. Ngoài ra, sự kết hợp của hai lý thuyết này được kỳ vọng sẽ tạo ra các cấu trúc nhân quả phi cổ điển hoặc “không xác định”. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một công thức độc lập với nền tảng của chủ nghĩa hình thức ma trận quá trình – một dạng cơ học lượng tử cho phép cấu trúc nhân quả không xác định – trong khi vẫn giữ lại số liệu thống kê đo lường được xác định rõ ràng về mặt vận hành. Chúng tôi thực hiện điều này bằng cách đưa ra giả thuyết về một phân bố xác suất tùy ý của các kết quả đo trên các “khối” không thời gian rời rạc mà chúng tôi coi là các phòng thí nghiệm vật lý, và sau đó yêu cầu phân bố này phải bất biến theo bất kỳ hoán vị nào của các phòng thí nghiệm. Chúng tôi thấy (a) người ta vẫn thu được các cấu trúc nhân quả không tầm thường, không xác định với nền tảng độc lập, (b) chúng tôi mất ý tưởng về các hoạt động cục bộ trong các phòng thí nghiệm riêng biệt, nhưng có thể khôi phục nó bằng cách mã hóa khung tham chiếu thành các trạng thái vật lý của hệ thống của chúng tôi, và (c) tính bất biến hoán vị đó áp đặt các ràng buộc đối xứng đáng ngạc nhiên, mặc dù về mặt hình thức tương tự như quy tắc siêu lựa chọn, nhưng không thể được hiểu như vậy.
► Dữ liệu BibTeX
► Tài liệu tham khảo
[1] Jeremy Butterfield và Christopher J. Isham. “Không-thời gian và thách thức triết học của lực hấp dẫn lượng tử”. Trang 33–89. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. (1999). arXiv:gr-qc/9903072.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511612909.003
arXiv: gr-qc / 9903072
[2] Lucien Hardy. “Các lý thuyết xác suất với cấu trúc nhân quả động: Một khuôn khổ mới cho lực hấp dẫn lượng tử” (2005). arXiv:gr-qc/0509120.
arXiv: gr-qc / 0509120
[3] Ognyan Oreshkov, Fabio Costa và Časlav Brukner. “Tương quan lượng tử không có trật tự nhân quả”. Nat. Cộng đồng. 3 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms2076
[4] C. Rovelli. “Điều gì có thể quan sát được trong lực hấp dẫn cổ điển và lượng tử?”. Lớp học. Lực hấp dẫn lượng tử. 8 (1991).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/8/2/011
[5] John D. Norton. “Lý lẽ lỗ hổng”. Trong Edward N. Zalta, biên tập viên, Bách khoa toàn thư triết học Stanford. Phòng thí nghiệm nghiên cứu siêu hình học, Đại học Stanford (2019). Phiên bản hè 2019.
https:///plato.stanford.edu/archives/sum2019/entries/spacetime-holearg/
[6] Abhay Ashtekar và Jerzy Lewandowski. “Lực hấp dẫn lượng tử độc lập với nền: báo cáo trạng thái”. Lực hấp dẫn cổ điển và lượng tử 21, R53–R152 (2004).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/21/15/r01
[7] Lee Smolin. “Trường hợp độc lập nền”. Trong Cơ sở cấu trúc của lực hấp dẫn lượng tử. Nhà xuất bản Đại học Oxford (2006). arXiv:hep-th/0507235.
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / Nhỏ9780199269693.003.0007
arXiv: hep-th / 0507235
[8] L. Procopio, A. Moqnaki, M. Araujo, F. Costa, I. Calafell, E. Dowd, D. Hamel, L. Rozema, C. Brukner và P. Walther. “Thí nghiệm chồng chất bậc của cổng lượng tử”. Nat. Liên lạc. 6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8913
[9] Giulia Rubino, Lee A Rozema, Adrien Feix, Mateus Araújo, Jonas M Zeuner, Lorenzo M Procopio, Časlav Brukner và Philip Walther. “Xác minh thực nghiệm về trật tự nhân quả không xác định”. Tiến bộ khoa học 3, e1602589 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1602589
[10] Giulia Rubino, Lee A. Rozema, Francesco Massa, Mateus Araújo, Magdalena Zych, Časlav Brukner và Philip Walther. “Thí nghiệm vướng mắc về trật tự thời gian”. Lượng tử 6, 621 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-01-11-621
[11] K. Goswami, C. Giarmatzi, M. Kewming, F. Costa, C. Branciard, J. Romero và AG White. “Trật tự nhân quả không xác định trong một công tắc lượng tử”. Vật lý. Linh mục Lett. 121 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.090503
[12] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero và AG White. “Tăng cường năng lực giao tiếp thông qua chồng chất trật tự”. Vật lý. Nghiên cứu Rev. 2, 033292 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033292
[13] Kejin Wei, Nora Tischler, Si-Ran Zhao, Yu-Huai Li, Juan Miguel Arrazola, Yang Liu, Weijun Zhang, Hao Li, Lixing You, Zhen Wang, và những người khác. “Chuyển đổi lượng tử thử nghiệm để đạt được độ phức tạp trong truyền thông lượng tử vượt trội theo cấp số nhân”. Vật lý. Linh mục Lett. 122, 120504 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.120504
[14] Márcio M. Taddei, Jaime Cariñe, Daniel Martínez, Tania García, Nayda Guerrero, Alastair A. Abbott, Mateus Araújo, Cyril Branciard, Esteban S. Gómez, Stephen P. Walborn, Leandro Aolita và Gustavo Lima. “Lợi thế tính toán từ sự chồng chất lượng tử của nhiều bậc thời gian của cổng quang tử”. PRX Lượng tử 2, 010320 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010320
[15] Yu Guo, Xiao-Min Hu, Zhi-Bo Hou, Huân Cao, Jin-Ming Cui, Bi-Heng Liu, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Guan-Can Guo và Giulio Chiribella. “Truyền thử nghiệm thông tin lượng tử bằng cách sử dụng sự chồng chất của các trật tự nhân quả”. Vật lý. Linh mục Lett. 124, 030502 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.030502
[16] Giulia Rubino, Lee A. Rozema, Daniel Ebler, Hlér Kristjánsson, Sina Salek, Philippe Allard Guérin, Alastair A. Abbott, Cyril Branciard, Časlav Brukner, Giulio Chiribella và Philip Walther. “Tăng cường giao tiếp lượng tử thử nghiệm bằng cách xếp chồng các quỹ đạo”. Vật lý. Nghiên cứu Rev. 3, 013093 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093
[17] Philippe Allard Guérin và Časlav Brukner. “Địa phương phụ thuộc vào người quan sát của các sự kiện lượng tử”. Tạp chí Vật lý mới 20, 103031 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aae742
[18] Ognyan Oreshkov. “Các hệ thống và hoạt động lượng tử được định vị theo thời gian: về sự tồn tại của các quá trình có cấu trúc nhân quả không xác định trong cơ học lượng tử”. Lượng tử 3, 206 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-12-02-206
[19] G. Chiribella, GM D'Ariano, P. Perinotti và B. Valiron. “Tính toán lượng tử không có cấu trúc nhân quả xác định”. Vật lý. Mục sư A 88, 022318 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318
[20] G. Chiribella. “Phân biệt hoàn hảo các kênh không có tín hiệu thông qua sự chồng chất lượng tử của các cấu trúc nhân quả”. Vật lý. Mục sư A 86, 040301(R) (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.040301
[21] T. Colnaghi, G. D'Ariano, S. Facchini và P. Perinotti. “Tính toán lượng tử với các kết nối có thể lập trình giữa các cổng”. Vật lý. Lett. Một 376 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2012.08.028
[22] M. Araújo, F. Costa và Č. Brukner. “Lợi thế tính toán từ việc sắp xếp các cổng được kiểm soát lượng tử”. Vật lý. Linh mục Lett. 113, 250402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.250402
[23] Adrien Feix, Mateus Araújo và Časlav Brukner. “Sự chồng chất lượng tử của trật tự các bên như một nguồn tài nguyên truyền thông”. Vật lý. Mục sư A 92, 052326 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.052326
[24] Philippe Allard Guérin, Adrien Feix, Mateus Araújo và Časlav Brukner. “Lợi thế về độ phức tạp của truyền thông theo cấp số nhân từ sự chồng chất lượng tử của hướng truyền thông”. Vật lý. Linh mục Lett. 117, 100502 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.100502
[25] Daniel Ebler, Sina Salek và Giulio Chiribella. “Giao tiếp nâng cao với sự hỗ trợ của trật tự nhân quả không xác định”. Vật lý. Linh mục Lett. 120, 120502 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physrevlett.120.120502
[26] Sina Salek, Daniel Ebler và Giulio Chiribella. “Giao tiếp lượng tử trong sự chồng chất của các trật tự nhân quả” (2018). arXiv:1809.06655v2.
arXiv: 1809.06655v2
[27] Manish K. Gupta và Ujjwal Sen. “Truyền thông tin lượng tử bằng cách xếp chồng thứ tự nhân quả của các phép đo không thiên vị lẫn nhau” (2019). arXiv:1909.13125v1.
arXiv: 1909.13125v1
[28] S. Shrapnel, F. Costa và G. Milburn. “Cập nhật quy tắc sinh”. J. Phys mới. 20 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088/1367-2630 / aabe12
[29] M. Araujo, C. Branciard, F. Costa, A. Feix, C. Giarmatzi và C. Brukner. “Chứng kiến nhân quả mũi phân biệt”. Mới. J. Vật lý. 17 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/10/102001
[30] A. Jamiołkowski. “Các phép biến đổi tuyến tính bảo toàn dấu vết và tính bán xác định dương của các toán tử”. Dân biểu Toán. Vật lý 3, 275–278 (1972).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(72)90011-0
[31] Choi Man Duen. “Bản đồ tuyến tính hoàn toàn dương trên ma trận phức tạp”. Ứng dụng đại số tuyến tính 10, 285–290 (1975).
https://doi.org/10.1016/0024-3795(75)90075-0
[32] T. Heinosaari và M. Ziman. “Ngôn ngữ toán học của lý thuyết lượng tử”. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. (2012).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139031103
[33] A. Abbott, G. Giarmatzi, F. Costa và C. Branciard. “Mối tương quan nhân quả đa bên: đa hình và bất bình đẳng”. Vật lý. Mục sư A 94 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.032131
[34] Alastair Abbott, Julian Wechs, Fabio Costa và Cyril Branciard. “Thực sự là vô nhân quả đa thành phần”. Lượng tử 1, 39 (2017).
https://doi.org/10.22331/q-2017-12-14-39
[35] J. Wechs, A. Abbott và C. Branciard. “Về định nghĩa và đặc điểm của khả năng phân tách (không) nhân quả đa bên”. J. Phys mới. 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088/1367-2630 / aaf352
[36] Jan Myrheim. “Hình học thống kê”. Báo cáo kỹ thuật CERN-TH-2538. CERN (1978). url: http:///cds.cern.ch/record/293594.
http:///cds.cern.ch/record/293594
[37] Luca Bombelli, Joohan Lee, David Meyer và Rafael D. Sorkin. “Không-thời gian như một tập hợp nhân quả”. Vật lý. Linh mục Lett. 59, 521–524 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.59.521
[38] G't Hooft. “Lượng tử hóa các hạt điểm trong lực hấp dẫn hai chiều và sự rời rạc của không thời gian”. Lớp học. và Lực hấp dẫn lượng tử. 2, 1–13 (1023).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/13/5/018
[39] Đổi tên Loll. “Các phương pháp tiếp cận rời rạc đối với lực hấp dẫn lượng tử trong bốn chiều”. Nhận xét Sống trong Thuyết tương đối 1, 13 (1998).
https: / / doi.org/ 10.12942 / lrr-1998-13
[40] Fay Dowker. “Tập hợp nhân quả thành không thời gian rời rạc”. Khinh thường. Vật lý. 47, 1–9 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 17445760500356833
[41] Pablo Arrighi, Marios Christodoulou và Amélia Durbec. “Sự chồng chất lượng tử của đồ thị” (2020). arXiv:2010.13579.
arXiv: 2010.13579
[42] S. Bartlett, T. Rudolph và R. Spekkens. “Khung tham chiếu, quy tắc siêu lựa chọn và thông tin lượng tử”. Mục sư Mod. Vật lý. 79 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.79.555
[43] Lachlan Parker. “Hoán vị bất biến trong các quá trình lượng tử.”. Luận án danh dự. Đại học Queensland. (2020).
https:///doi.org/10.14264/4ab01e5
[44] C. Branciard, M. Araujo, A. Feix, F. Costa và C. Brukner. “Những bất đẳng thức nhân quả đơn giản nhất và sự vi phạm của chúng”. J. Phys mới. 27 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/1/013008
[45] Don N. Page và William K. Wootters. “Tiến hóa không có tiến hóa: Động lực học được mô tả bằng vật thể quan sát đứng yên”. Vật lý. Mục sư D 27, 2885–2892 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.27.2885
[46] Carlo Rovelli. “Cơ học lượng tử quan hệ”. Tạp chí Vật lý Lý thuyết Quốc tế 35, 1637–1678 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02302261
[47] David Poulin. “Mô hình đồ chơi cho việc xây dựng quan hệ của lý thuyết lượng tử”. Tạp chí Vật lý Lý thuyết Quốc tế 45, 1189–1215 (2006).
https://doi.org/10.1007/s10773-006-9052-0
[48] Vittorio Giovannetti, Seth Lloyd và Lorenzo Maccone. “Thời gian lượng tử”. Vật lý. Mục sư D 92, 045033 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.045033
[49] Takayuki Miyadera, Leon Loveridge và Paul Busch. “Xấp xỉ các quan hệ có thể quan sát được bằng số lượng tuyệt đối: sự cân bằng về kích thước và độ chính xác lượng tử”. Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết 49, 185301 (2016).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/18/185301
[50] Flaminia Giacomini, Esteban Castro-Ruiz và Časlav Brukner. “Cơ học lượng tử và hiệp phương sai của các định luật vật lý trong hệ quy chiếu lượng tử”. Truyền thông Thiên nhiên 10, 494 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-08155-0
[51] Alexander RH Smith và Mehdi Ahmadi. “Lượng tử hóa thời gian: Đồng hồ và hệ thống tương tác”. Lượng tử 3, 160 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-07-08-160
[52] Lucien Hardy. “Thuyết tương đối rộng hoạt động: Khả năng, xác suất và lượng tử” (2016). arXiv:1608.06940.
arXiv: 1608.06940
[53] Magdalena Zych, Fabio Costa và Timothy C. Ralph. “Tính tương đối của sự chồng chất lượng tử” (2018). arXiv:1809.04999.
arXiv: 1809.04999
Trích dẫn
[1] Matheus Capela, Harshit Verma, Fabio Costa và Lucas Chibebe Céleri, “Trật tự nhân quả không xác định không phải lúc nào cũng là nguồn tài nguyên cho các quá trình nhiệt động lực học”, arXiv: 2208.03205.
Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2022 / 11-28 18:53:22). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.
Không thể tìm nạp Crossref trích dẫn bởi dữ liệu trong lần thử cuối cùng 2022 / 11-28 18:53:20: Không thể tìm nạp dữ liệu được trích dẫn cho 10.22331 / q-2022 / 11-28-865 từ Crossref. Điều này là bình thường nếu DOI đã được đăng ký gần đây.
Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.
