Hacia una teoría de la medición en QFT: las mediciones cuánticas “imposibles” son posibles pero no ideales

Hacia una teoría de la medición en QFT: las mediciones cuánticas “imposibles” son posibles pero no ideales

Marca de tiempo: 27 de febrero de 2024 5:27 AM

Nicolás Gisín y Flavio Del Santo

Grupo de Física Aplicada, Universidad de Ginebra, 1211 Ginebra, Suiza
Universidad Constructora, Ginebra, Suiza

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Resumen

Los intentos ingenuos de combinar mediciones de relatividad y cuánticas conducen a señales entre regiones separadas como el espacio. En QFT, estos se conocen como $textit{medidas imposibles}$. Mostramos que el mismo problema surge en la física cuántica no relativista, donde las mediciones conjuntas no locales (es decir, entre sistemas mantenidos espacialmente separados) en general conducen a señalización, mientras que uno esperaría que no haya señalización (basado, por ejemplo, en el principio $textit{ de comunicación no no física}$). Esto plantea la pregunta: ¿Qué mediciones cuánticas no locales son físicamente posibles? Revisamos y desarrollamos más a fondo un enfoque de información cuántica no relativista desarrollado independientemente de las mediciones imposibles en QFT, y mostramos que estos dos han estado abordando prácticamente el mismo problema. La solución no relativista muestra que todas las mediciones no locales son localizables (es decir, pueden llevarse a cabo a distancia sin violar la no señalización) pero (i) pueden requerir recursos entrelazados arbitrariamente grandes y (ii) en general no pueden ser $ideal$, es decir, no son inmediatamente reproducibles. Estas consideraciones podrían ayudar a guiar el desarrollo de una teoría completa de medición en QFT.

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Imagen de portada: Las “mediciones imposibles” también son un problema de la física cuántica no relativista. Sin embargo, utilizando estados entrelazados como recursos, es posible realizar mediciones no locales sin violar la no señalización. Sin embargo, estas medidas no pueden ser ideales.

Resumen popular

Los intentos ingenuos de fusionar la relatividad con las mediciones cuánticas conducen teóricamente a una comunicación instantánea entre regiones distantes. Este trabajo muestra que un problema de este tipo, conocido en la teoría cuántica de campos (QFT) como “mediciones imposibles”, también aparece en la física cuántica no relativista, donde ciertas mediciones conjuntas en sistemas espacialmente separados podrían permitir la señalización incluso si ningún portador físico viaja entre ellos. las fiestas.
La investigación en información cuántica no relativista ha sido paralela a los dilemas observados en QFT, lo que sugiere un desafío subyacente común. La cuestión crucial es identificar qué mediciones cuánticas no locales (es decir, realizadas en dos o más sistemas sin colocarlos en el mismo lugar) son factibles sin romper el principio de no señalización. Resulta que las mediciones no locales pueden realizarse sin violar la no señalización, pero no siempre pueden ser ideales (es decir, no pueden repetirse perfectamente inmediatamente). Además, se pueden realizar a costa de utilizar estados entrelazados adicionales como recursos.
Estos conocimientos son clave para avanzar en nuestra comprensión de la medición cuántica tanto en entornos no relativistas como en QFT, acercándonos a una teoría unificada de la medición cuántica.

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