Rumo a uma teoria de medição em QFT: medições quânticas “impossíveis” são possíveis, mas não ideais

Rumo a uma teoria de medição em QFT: medições quânticas “impossíveis” são possíveis, mas não ideais

Carimbo de data / hora: 27 de fevereiro de 2024 5h27

Nicolas Gisin e Flavio Del Santo

Grupo de Física Aplicada, Universidade de Genebra, 1211 Genebra, Suíça
Universidade do Construtor, Genebra, Suíça

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Sumário

Tentativas ingênuas de reunir medições da relatividade e quânticas levam à sinalização entre regiões separadas semelhantes ao espaço. No QFT, elas são conhecidas como $textit{medidas impossíveis}$. Mostramos que o mesmo problema surge na física quântica não relativística, onde medições não locais conjuntas (ou seja, entre sistemas mantidos espacialmente separados) em geral levam à sinalização, enquanto seria de esperar que não houvesse sinalização (com base, por exemplo, no princípio $textit{ de comunicação não-não-física}$). Isto levanta a questão: quais medições quânticas não locais são fisicamente possíveis? Revimos e desenvolvemos ainda uma abordagem de informação quântica não relativística desenvolvida independentemente das medições impossíveis em QFT, e mostramos que estas duas têm abordado virtualmente o mesmo problema. A solução não relativística mostra que todas as medições não locais são $localizáveis$ (ou seja, podem ser realizadas à distância sem violar a não-sinalização), mas (i) podem exigir recursos emaranhados arbitrariamente grandes e (ii) não podem, em geral, ser $ideais$, ou seja, não são imediatamente reproduzíveis. Essas considerações poderiam ajudar a orientar o desenvolvimento de uma teoria completa de medição em QFT.

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Imagem em destaque: “Medições impossíveis” também são um problema da física quântica não relativística. Usando estados emaranhados como recursos, é possível realizar medições não locais sem violar a não sinalização. No entanto, essas medições não podem ser ideais.

Resumo popular

Tentativas ingênuas de fundir a relatividade com medições quânticas levam, teoricamente, à comunicação instantânea entre regiões distantes. Este trabalho mostra que tal problema, conhecido na teoria quântica de campos (QFT) como “medições impossíveis”, também aparece na física quântica não relativística, onde certas medições conjuntas em sistemas espacialmente separados poderiam permitir a sinalização mesmo que nenhuma portadora física esteja viajando entre eles. as festas.
A pesquisa em informação quântica não relativística tem paralelo com os dilemas vistos no QFT, sugerindo um desafio subjacente comum. A questão crucial é identificar quais medições quânticas não locais (ou seja, realizadas em dois ou mais sistemas sem colocá-los no mesmo lugar) são viáveis ​​sem quebrar o princípio da não sinalização. Acontece que medições não locais podem ser feitas sem violar a não-sinalização, mas nem sempre podem ser ideais (ou seja, não podem ser repetidas perfeitamente imediatamente). Além disso, eles podem ser realizados ao custo do uso de estados emaranhados adicionais como recursos.
Esses insights são fundamentais para avançar nossa compreensão da medição quântica, tanto em ambientes não relativísticos quanto em QFT, aproximando-nos de uma teoria unificada de medição quântica.

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