1Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto university, Kitashirakawa Oiwakecho, Sakyo-ku, Kyoto, 606-8502, Japão
2Photon Science Center, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japão
3JST, PRESTO, 4-1-8 Honcho, Kawaguchi, Saitama, 332-0012, Japão
4Departamento de Engenharia de Comunicação e Informática, Escola de Pós-Graduação em Informática e Engenharia, Universidade de Eletrocomunicações, Tóquio 182-8585, Japão
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Sumário
O protocolo Hayden-Preskill é um modelo de brinquedo qubit do paradoxo da informação do buraco negro. Com base na suposição de embaralhamento, foi revelado que a informação quântica vaza instantaneamente do sistema quântico de muitos corpos que modela um buraco negro. Neste artigo, estendemos o protocolo para o caso em que o sistema possui simetria e investigamos como a simetria afeta o vazamento de informações. Nós nos concentramos especialmente na conservação do número de up-spins. Desenvolvendo uma abordagem de desacoplamento parcial, primeiro mostramos que a simetria induz um atraso no vazamento e um remanescente de informação. Esclarecemos então a física por trás deles: o atraso é caracterizado pelas propriedades termodinâmicas do sistema associadas à simetria, e o remanescente de informação está intimamente relacionado à quebra de simetria do estado inicial. Essas relações ligam o problema do vazamento de informações à física macroscópica dos sistemas quânticos de muitos corpos e nos permitem investigar o vazamento de informações apenas em termos das propriedades físicas do sistema.
Resumo popular
Neste artigo, desenvolvemos ainda mais a abordagem teórica da informação para o paradoxo da informação, levando em consideração outra característica importante dos sistemas físicos, ou seja, a simetria. Mostramos que a presença de simetria leva a dois desvios significativos da recuperação Hayden-Preskill original: um é o atraso no vazamento de informações e o outro é o remanescente de informações. Descobrimos ainda novas correspondências microscópico-macroscópicas que conectam diretamente a informação quântica e a simetria dos buracos negros quânticos.
As correspondências micro-macro que descobrimos permitem deduzir facilmente como a informação vaza do buraco negro com simetria em termos de quantidades físicas, sem nos referirmos a muitos detalhes das suposições teóricas da informação. Isto será um trampolim para a plena compreensão da fuga de informação numa situação realista, como na situação da conservação de energia.
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