Gravitationskvantomkopplare på en överlagring av sfäriska skal

Gravitationskvantomkopplare på en överlagring av sfäriska skal

Tidsstämpel: 12 februari 2024 9:10

Natalia S. Móller1, Bruna Sahdo2, och Nelson Yokomizo2

1RCQI, Institutet för fysik, Slovakiska vetenskapsakademin, Dúbravská Cesta 9, 84511 Bratislava, Slovakien
2Departamento de Física–ICEx, Universidade Federal de Minas Gerais, CP702, 30161-970, Belo Horizonte, MG, Brasilien

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I avsaknad av en fullständig teori om kvantgravitation, har fenomenologiska modeller byggda på minimala antaganden undersökts för analys av möjliga kvanteffekter i gravitationssystem. Implikationer av en överlagring av geometrier har övervägts i sådana modeller, inklusive förekomsten av processer med obestämd ordning. I en gravitationskvantomkopplare, i synnerhet, är operationsordningen som tillämpas av två agenter på ett målsystem intrasslad med geometrins tillstånd. Vi betraktar en modell som beskriver överlagringen av geometrier som produceras av distinkta arrangemang av sfäriska massskal, och visar att ett protokoll för implementering av en gravitationskvantomkopplare kan formuleras i ett sådant system. Geometrierna i superposition är identiska i ett yttre område utanför en given radie och skiljer sig inom en sådan radie. Det yttre området ger en klassisk ram från vilken överlagringen av geometrier i det inre området kan sonderas. En av agenterna korsar den inre regionen och blir intrasslad med geometrin, som utforskas som en resurs för implementeringen av kvantomkopplaren. Nya funktioner i protokollet inkluderar överlagring av icke-isometriska geometrier, förekomsten av en region med en bestämd geometri och det faktum att agenten som upplever överlagring av geometrier är i fritt fall, vilket förhindrar information om den globala geometrin som kan erhållas inifrån dess laboratorium.

Gravitational quantum switch on a superposition of spherical shells PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Presentation på Perimeter Institute "Obestämd tidsordning på en överlagring av sfäriska skal” av Natália Salomé Móller Slovakiska vetenskapsakademin – Institutet för fysik

Populär sammanfattning

Området för obestämd ordning i kvantteorin föddes ur ett försök att konstruera en teori om kvantgravitation, där det första steget är att konstruera en generaliserad kvantteori som tillåter händelser att ha en obestämd ordning. Ett sätt att utforska detta ämne operativt är att tänka på att två agenter Alice och Bob tillämpar operationer A och B på ett givet målsystem och att kvantmekaniken gäller lokalt för varje agent. Kvantomkopplaren är det enklaste exemplet på en uppgift med obestämd ordning, där operationsordningen som tillämpas av dessa två agenter på ett målsystem är intrasslad med tillståndet för ett kvantkontrollsystem. I synnerhet i gravitationskvantomkopplaren är ordningen för dessa operationer intrasslad med tillståndet för en kvantrumtid.

Vi föreslår ett nytt protokoll för att utföra en gravitationskvantomkopplare. Ett fritt fallande medel korsar det inre området av massiva sfäriska skal i en överlagring av olika radier och blir intrasslad med rumtidsgeometrin. Precis som i Einsteins hisstankeexperiment skulle agenten inte kunna skaffa sig någon information om den yttre geometrin. En sådan intrassling används som en resurs för att styra ordningen för operationerna vid implementeringen av kvantomkopplaren. Vårt protokoll implementerar kvantomkopplaren i en universell mening, oberoende av arten av de operationer som utförs av agenterna i deras laboratorier.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] S. Bose, A. Mazumdar, GW Morley, H. Ulbricht, M. Toroš, M. Paternostro, AA Geraci, PF Barker, MS Kim, G. Milburn, Spin entanglement witness for quantum gravity, Phys. Rev. Lett. 119 (2017) 240401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.240401

[2] C. Marletto, V. Vedral, Gravitationsinducerad intrassling mellan två massiva partiklar är tillräckligt bevis på kvanteffekter i gravitationen, Phys. Rev. Lett. 119 (2017) 240402.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.240402

[3] A. Mari, G. De Palma och V. Giovannetti, Experiment som testar makroskopiska kvantöverlagringar måste vara långsamma, Sci. Rep 6. (2016) 22777.
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep22777

[4] A. Belenchia, RM Wald, F. Giacomini, E. Castro-Ruiz, Č. Brukner, M. Aspelmeyer, Quantum superposition of massive objects and the quantization of gravitation, Phys. Rev. D 98 (2018) 126009.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.98.126009

[5] M. Zych, F. Costa, I. Pikovski, Č. Brukner, Bells teorem för tidsordning, Nat. Commun. 10 (1) (2019) 3772.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-11579-x

[6] L. Hardy, Mot kvantgravitation: ett ramverk för probabilistiska teorier med icke-fixerad kausal struktur, J. Phys. A: Matematik. Theor. 40 (12) (2007) 3081–3099.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S12

[7] G. Chiribella, GM D'Ariano, P. Perinotti, B. Valiron, Kvantberäkningar utan bestämd kausal struktur, Phys. Rev. A 88 (2013) 022318.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318

[8] O. Oreshkov, F. Costa, Č. Brukner, Kvantkorrelationer utan kausal ordning, Nat. Commun. 3 (1) (2012) 1092.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms2076

[9] C. Rovelli, Vad är observerbart i klassisk och kvantgravitation?, Klass. Quantum Grav. 8 (1991) 297.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0264-9381/​8/​2/​011

[10] NS Móller, B. Sahdo, N. Yokomizo, Quantum switch in the gravitation of Earth, Phys. Rev. A 104 (2021) 042414.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.042414

[11] J. Foo, RB Mann, M. Zych, Relativitet och dekoherens av rymdtidssuperpositioner, arXiv:2302.03259.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2302.03259
arXiv: 2302.03259

[12] J. Foo, CS Arabaci, M. Zych, RB Mann, Quantum Signatures of Black Hole Mass Superpositions, Phys. Rev. Lett. 129 (2022) 181301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.181301

[13] J Foo, CS Arabaci, M. Zych, RB Mann, Quantum superpositions of Minkowski spacetime, Phys. Rev. D 107 (2023) 045014.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.107.045014

[14] S. Chandrasekhar, Matematisk teori om svarta hål (Oxford University Press, 1983).

[15] W. Israel, Singular hyperytor och tunna skal i allmän relativitetsteori, Il Nuovo Cimento B 44 (1966) 1.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02710419

[16] E. Poisson, En relativists verktygslåda (Cambridge University Press, 2004).

[17] RM Wald, Allmän relativitetsteori (Chicago University Press, 1984).

[18] F. Giacomini, C. Brukner, Einsteins ekvivalensprincip för överlagringar av gravitationsfält och kvantreferensramar, arXiv:2012.13754.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2012.13754
arXiv: 2012.13754

[19] F. Giacomini, C. Brukner, Quantum superposition of spacetimes lyder Einsteins ekvivalensprincip, AVS Quantum Sci. 4 (2022) 015601.
https: / / doi.org/ 10.1116 / 5.0070018

[20] M. Christodoulou, C. Rovelli, Om möjligheten till laboratoriebevis för kvantöverlagring av geometrier, Phys. Lett. B 792 (2019) 64.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physletb.2019.03.015

[21] K. Goswami, J. Romero, Experiment on quantum causality, AVS Quantum Sci. 2 (2020) 037101.
https: / / doi.org/ 10.1116 / 5.0010747

[22] N. Paunković, M. Vojinović, Kausalordningar, kvantkretsar och rumtid: att skilja mellan bestämda och överlagrade kausala ordningar, Quantum 4 (2020) 275.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-05-28-275

[23] LM Procopio et al., Experimentell överlagring av beställningar av kvantportar, Nat. Commun. 6 (2015) 7913.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8913

[24] G. Rubino et al., Experimentell verifiering av en obestämd orsaksordning, Sci. Adv. 3 (2017) e1602589.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1602589

[25] O. Oreshkov, Tidsdelokaliserade kvantundersystem och operationer: om förekomsten av processer med obestämd kausal struktur i kvantmekaniken, Quantum 3 (2019) 206.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-206

[26] N. Ormrod, A. Vanrietvelde och J. Barrett, Orsaksstruktur i närvaro av sektoriella begränsningar, med tillämpning på kvantomkopplaren, Quantum 7 (2023) 1028.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-06-01-1028

[27] V. Vilasini och R. Renner, Embedding cyclic causal structures in acyclic spacetimes: no-go results for process matrices, arXiv:2203.11245.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2203.11245
arXiv: 2203.11245

[28] AC. de la Hamette, V. Kabel, M. Christodoulou, C. Brukner, Quantum diffeomorphisms cannot make indefinite kausal order definite, arXiv:2211.15685.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2211.15685
arXiv: 2211.15685

[29] Yaakov Y. Fein, Philipp Geyer, Patrick Zwick, Filip Kiałka, Sebastian Pedalino, Marcel Mayor, Stefan Gerlich, Markus Arndt, Quantum superposition of molecules beyond 25 kDa, Nature Physics 15 (2019) 1242.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-019-0663-9

[30] T. Kovachy, P. Asenbaum, C. Overstreet, CA Donnelly, SM Dickerson, A. Sugarbaker, JM Hogan, MA Kasevich, Quantum superposition på halvmetersskala, Nature 528 (2015) 530.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature16155

[31] K. Henderson, C. Ryu, C. MacCormick, MG Boshier, Experimentell demonstration av att måla godtyckliga och dynamiska potentialer för Bose–Einstein-kondensat, New J. Phys. 11 (2009) 043030.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​4/​043030

[32] RA Carollo et al., Observation av ultrakalla atombubblor i orbital mikrogravitation, Nature 606 (2022) 281.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-04639-8

Citerad av

[1] V. Vilasini och Renato Renner, "Inbäddning av cykliska kausala strukturer i acykliska rumtider: no-go-resultat för obestämd kausalitet", arXiv: 2203.11245, (2022).

[2] Thiago H. Moreira och Lucas C. Céleri, "Dekoherens av en sammansatt partikel inducerad av ett svagt kvantiserat gravitationsfält", Klassisk och kvantvikt 41 1, 015006 (2024).

[3] Ravi Kunjwal och Ognyan Oreshkov, "Ickeklassicitet i korrelationer utan kausal ordning", arXiv: 2307.02565, (2023).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2024-02-15 14:20:45). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2024-02-15 14:20:43).

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal