Verso una teoria della misurazione nella QFT: misurazioni quantistiche “impossibili” sono possibili ma non ideali

Verso una teoria della misurazione nella QFT: misurazioni quantistiche “impossibili” sono possibili ma non ideali

Timestamp: 27 febbraio 2024 5:27

Nicolas Gisin e Flavio Del Santo

Gruppo di Fisica Applicata, Università di Ginevra, 1211 Ginevra, Svizzera
Costruttore Università, Ginevra, Svizzera

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I tentativi ingenui di mettere insieme la relatività e le misurazioni quantistiche portano alla segnalazione tra regioni separate simili allo spazio. In QFT, questi sono conosciuti come $textit{misure impossibili}$. Mostriamo che lo stesso problema si pone nella fisica quantistica non relativistica, dove misurazioni congiunte non locali (cioè tra sistemi mantenuti spazialmente separati) in generale portano alla segnalazione, mentre ci si aspetterebbe l'assenza di segnalazione (basata ad esempio sul principio $textit{ di comunicazione non-fisica}$). Ciò solleva la domanda: quali misurazioni quantistiche non locali sono fisicamente possibili? Esaminiamo e sviluppiamo ulteriormente un approccio non relativistico all'informazione quantistica sviluppato indipendentemente dalle misurazioni impossibili nella QFT e mostriamo che questi due hanno affrontato praticamente lo stesso problema. La soluzione non relativistica mostra che tutte le misurazioni non locali sono $localizzabili$ (cioè possono essere effettuate a distanza senza violare la non segnalazione) ma (i) possono richiedere risorse entangled arbitrariamente grandi e (ii) non possono in generale essere $ideal$, cioè non sono immediatamente riproducibili. Queste considerazioni potrebbero aiutare a guidare lo sviluppo di una teoria completa della misurazione nella QFT.

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Immagine in primo piano: Le “misure impossibili” sono anche un problema di fisica quantistica non relativistica. Utilizzando gli stati entangled come risorse, è tuttavia possibile eseguire misurazioni non locali senza violare la non segnalazione. Tuttavia queste misurazioni non possono essere ideali.

Riepilogo popolare

I tentativi ingenui di fondere la relatività con le misurazioni quantistiche portano teoricamente alla comunicazione istantanea tra regioni distanti. Questo lavoro mostra che un tale problema, noto nella teoria quantistica dei campi (QFT) come “misurazioni impossibili”, appare anche nella fisica quantistica non relativistica, dove alcune misurazioni congiunte su sistemi spazialmente separati potrebbero consentire la segnalazione anche se nessun vettore fisico viaggia tra di loro. i partiti.
La ricerca sull’informazione quantistica non relativistica è andata di pari passo con i dilemmi osservati nella QFT, suggerendo una sfida di fondo comune. La questione cruciale è identificare quali misurazioni quantistiche non locali (cioè eseguite su due o più sistemi senza portarli nello stesso posto) siano fattibili senza infrangere il principio di assenza di segnale. Si scopre che le misurazioni non locali possono essere effettuate senza violare la non segnalazione, ma non possono sempre essere ideali (cioè non possono essere ripetute perfettamente immediatamente). Inoltre, possono essere eseguiti a costo di utilizzare ulteriori stati entangled come risorse.
Queste intuizioni sono fondamentali per far avanzare la nostra comprensione della misurazione quantistica sia in contesti non relativistici che nella QFT, avvicinandoci a una teoria unificata della misurazione quantistica.

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