QFT'de bir ölçüm teorisine doğru: "İmkansız" kuantum ölçümleri mümkündür ancak ideal değildir

QFT'de bir ölçüm teorisine doğru: "İmkansız" kuantum ölçümleri mümkündür ancak ideal değildir

Zaman Damgası: 27 Şubat 2024 5:27

Nicolas Gisin ve Flavio Del Santo

Uygulamalı Fizik Grubu, Cenevre Üniversitesi, 1211 Cenevre, İsviçre
İnşaatçı Üniversitesi, Cenevre, İsviçre

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Görelilik ve kuantum ölçümlerini bir araya getirmeye yönelik safça girişimler, uzay benzeri ayrılmış bölgeler arasında sinyalleşmeye yol açmaktadır. QFT'de bunlar $textit{imkansız ölçümler}$ olarak bilinir. Aynı sorunun göreceli olmayan kuantum fiziğinde de ortaya çıktığını gösteriyoruz; burada ortak yerel olmayan ölçümler (yani, uzaysal olarak ayrı tutulan sistemler arasında) genel olarak sinyalleşmeye yol açarken, sinyalleşmenin beklenmemesi beklenir (örneğin $textit{prensibine dayalı olarak). fiziksel olmayan iletişimin}$). Bu şu soruyu gündeme getiriyor: Hangi yerel olmayan kuantum ölçümleri fiziksel olarak mümkündür? QFT'deki imkansız ölçümlerden bağımsız olarak geliştirilen, göreceli olmayan bir kuantum bilgi yaklaşımını gözden geçirip daha da geliştiriyoruz ve bu ikisinin neredeyse aynı sorunu ele aldığını gösteriyoruz. Göreceli olmayan çözüm, tüm yerel olmayan ölçümlerin $yerelleştirilebilir$ olduğunu (yani, sinyalsizliği ihlal etmeden belli bir mesafede gerçekleştirilebileceklerini) fakat bunların (i) keyfi olarak büyük dolaşık kaynaklar gerektirebileceğini ve (ii) genel olarak $ideal$, yani hemen tekrarlanamaz. Bu düşünceler, QFT'de eksiksiz bir ölçüm teorisinin geliştirilmesine rehberlik etmeye yardımcı olabilir.

QFT'de bir ölçüm teorisine doğru: "İmkansız" kuantum ölçümleri mümkündür ancak ideal PlatoBlockchain Veri Zekası değildir. Dikey Arama. Ai.

Öne çıkan görsel: “İmkansız ölçümler” göreceli olmayan kuantum fiziğinin de bir sorunudur. Dolanık durumları kaynak olarak kullanarak, sinyalsizliği ihlal etmeden yerel olmayan ölçümler gerçekleştirmek mümkündür. Ancak bu ölçümler ideal olamaz.

Popüler özet

Göreliliği kuantum ölçümleriyle birleştirmeye yönelik safça girişimler, teorik olarak uzak bölgeler arasında anlık iletişime yol açar. Bu çalışma, kuantum alan teorisinde (QFT) "imkansız ölçümler" olarak bilinen böyle bir sorunun, uzaysal olarak ayrılmış sistemler üzerindeki belirli ortak ölçümlerin, aralarında hiçbir fiziksel taşıyıcı seyahat etmese bile sinyalleşmeyi mümkün kılabildiği, göreceli olmayan kuantum fiziğinde de ortaya çıktığını göstermektedir. partiler.
Göreli olmayan kuantum bilgileri üzerine yapılan araştırmalar, QFT'de görülen ikilemlerle paralellik gösteriyor ve bu durum, altta yatan ortak bir zorluğu ortaya koyuyor. Kritik soru, hangi yerel olmayan (yani iki veya daha fazla sistem üzerinde aynı yere getirilmeden gerçekleştirilen) kuantum ölçümlerinin sinyalsizlik ilkesini bozmadan mümkün olduğunu belirlemektir. Yerel olmayan ölçümlerin sinyalsizlik ihlal edilmeden yapılabileceği, ancak her zaman ideal olamayacağı (yani anında mükemmel bir şekilde tekrarlanamayacakları) ortaya çıktı. Üstelik kaynak olarak ilave dolaşık durumların kullanılması pahasına gerçekleştirilebilirler.
Bu içgörüler, hem göreceli olmayan ortamlarda hem de QFT'de kuantum ölçümü anlayışımızı ilerletmenin anahtarıdır ve bizi birleşik bir kuantum ölçümü teorisine yaklaştırmaktadır.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] Lev Landau ve Rudolf Peierls. "Erweiterung des Unbestimmtheitsprinzips für die relativistische Quantentheorie". Zeitschrift für Physik 69, 56–69 (1931).

[2] Paul Arthur Schilpp. "Yaşayan filozofların kütüphanesi, cilt 7. Albert Einstein: Filozof-bilim adamı". Tudor Yayıncılık Şirketi. (1949).

[3] KE Hellwig ve K Kraus. “Yerel kuantum alan teorisinde ölçümlerin resmi açıklaması”. Fiziksel İnceleme D 1, 566 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.1.566

[4] Yakir Aharonov ve David Z Albert. "Göreceli kuantum alan teorilerinde durumlar ve gözlemlenebilirler". Fiziksel İnceleme D 21, 3316 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[5] Yakir Aharonov ve David Z Albert. "Göreceli kuantum mekaniğinde ölçüm sürecinden anlam çıkarabilir miyiz?". Fiziksel İnceleme D 24, 359 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[6] Thiago Guerreiro, Bruno Sanguinetti, Hugo Zbinden, Nicolas Gisin ve Antoine Suarez. “Tek fotonlu uzay benzeri antibunching”. Fizik Mektupları A 376, 2174–2177 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2012.05.019

[7] John Earman ve Giovanni Valente. "Cebirsel kuantum alan teorisinde göreli nedensellik". Bilim Felsefesinde Uluslararası Çalışmalar 28, 1–48 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 02698595.2014.915652

[8] Rafael D Sorkin. "Kuantum alanlarında imkansız ölçümler". Genel görelilikte Yönergeler: 1993 Uluslararası Sempozyumu Bildirileri, Maryland. Cilt 2, sayfalar 293–305. (1993).

[9] Doreen Fraser ve Maria Papageorgiou. “QFT kullanılarak yerel uzay-zaman bölgelerindeki ölçümlerin modellenmesi tarihindeki bölümler hakkında not”. Avrupa Fiziksel Dergisi H 48, 14 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1140/​epjh/​s13129-023-00064-1

[10] Maria Papageorgiou ve Doreen Fraser. “İmkansızı ortadan kaldırmak”: Kuantum alan teorisi için yerel ölçüm teorisinde son gelişmeler” (2023). arXiv:2307.08524.
arXiv: 2307.08524

[11] Leron Borsten, Ian Jubb ve Graham Kells. "İmkansız ölçümler yeniden ele alındı". Fiziksel İnceleme D 104, 025012 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.104.025012

[12] Ben Jubb. “Gerçek skaler kuantum alan teorisinde nedensel durum güncellemeleri”. Fiziksel İnceleme D 105, 025003 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.105.025003

[13] Emma Albertini ve Ian Jubb. "Gerçek skaler alanların ideal ölçümleri nedensel midir?" (2023).

[14] Christopher J Fewster ve Rainer Verch. “Kuantum alanları ve yerel ölçümler”. Matematiksel fizikte İletişim 378, 851–889 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03800-6

[15] Christopher J Fewster. "Eğri uzay zamanlarında kuantum alan teorisi için genel olarak kovaryant bir ölçüm şeması". Yerçekimi Açısından Kuantum Teorisindeki İlerleme ve Vizyonlar: Fizik ve matematiğin temelleri arasında köprü kurmak. Sayfalar 253–268. Baharcı (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-38941-3_11

[16] Henning Bostelmann, Christopher J Fewster ve Maximilian H Ruep. “İmkansız ölçümler imkansız aparatlar gerektirir”. Fiziksel İnceleme D 103, 025017 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.103.025017

[17] Christopher J Fewster ve Rainer Verch. “Kuantum alan teorisinde ölçüm” (2023). arXiv:2304.13356.
arXiv: 2304.13356

[18] Nicolas Gisin. “Kuantum Şansı: Yersizlik, Işınlanma ve Diğer Kuantum Harikaları”. Springer. (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-05473-5

[19] Yakir Aharonov, David Z Albert ve Lev Vaidman. “Göreceli kuantum teorisinde ölçüm süreci”. Fiziksel İnceleme D 34, 1805 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[20] Sandu Popescu ve Lev Vaidman. “Yerel olmayan kuantum ölçümlerinde nedensellik kısıtlamaları”. Fiziksel İnceleme A 49, 4331 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[21] Berry Groisman ve Lev Vaidman. “Çarpım durumu öz durumlarına sahip yerel olmayan değişkenler”. Fizik Dergisi A: Matematiksel ve Genel 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[22] Berry Groisman ve Benni Reznik. "Yarı yerel ve maksimum olmayan dolaşmış durumların ölçümleri". Fiziksel İnceleme A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[23] Lev Vaidman. “Yerel olmayan değişkenlerin anlık ölçümü”. Fiziksel İnceleme Mektupları 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[24] Berry Groisman, Benni Reznik ve Lev Vaidman. “Yerel olmayan değişkenlerin anlık ölçümleri”. Modern Optik Dergisi 50, 943–949 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340308234543

[25] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch ve S Popescu. "Anlık yerel olmayan kuantum ölçümlerinin dolaşıklık tüketimi". Yeni Fizik Dergisi 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[26] Salman Beigi ve Robert König. "Konuma dayalı kriptografiye yönelik uygulamalarla basitleştirilmiş anlık yerel olmayan kuantum hesaplama". Yeni Fizik Dergisi 13, 093036 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[27] Alvin Gonzales ve Eric Chitambar. "Anlık yerel olmayan kuantum hesaplamanın sınırları". Bilgi Teorisi Üzerine IEEE İşlemleri 66, 2951–2963 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[28] David Beckman, Daniel Gottesman, Michael A Nielsen ve John Preskill. “Nedensel ve yerelleştirilebilir kuantum işlemleri”. Fiziksel İnceleme A 64, 052309 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.052309

[29] Nicolas Gisin. “Kuantum ışınlanmasından 25 yıl sonra dolaşma: Kuantum ağlarında ortak ölçümlerin test edilmesi”. Entropi 21, 325 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21030325

[30] Flavio Del Santo, Jakub Czartowski, Karol Życzkowski ve Nicolas Gisin. “İzo-dolaşmış tabanlar ve eklem ölçümleri” (2023). arXiv:2307.06998.
arXiv: 2307.06998

[31] Sébastian de Bone, Runsheng Ouyang, Kenneth Goodenough ve David Elkouss. “Bell çiftleriyle çok parçalı GHZ durumlarını oluşturmak ve damıtmak için protokoller”. Kuantum Mühendisliğinde IEEE İşlemleri 1, 1–10 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3044179

[32] Tein van der Lugt. “Kuantum operasyonlarında göreceli sınırlar” (2021). arXiv:2108.05904.
arXiv: 2108.05904

[33] Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann ve Reinhard F. Werner. “Yarı nedensel işlemler yarı-yerelleştirilebilirdir”. Europhysics Mektupları 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i2002-00579-4

[34] Eric G Cavalcanti, Rafael Chaves, Flaminia Giacomini ve Yeong-Cherng Liang. "Kuantum fiziğinin temelleri üzerine yeni bakış açıları". Nature Reviews Physics 5, 323–325 (2023).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s42254-023-00586-z

[35] Eric Chitambar, Debbie Leung, Laura Mančinska, Maris Ozols ve Andreas Winter. “LOCC hakkında her zaman bilmek istediğiniz (ama sormaya korktuğunuz) her şey”. Matematiksel Fizikte İletişim 328, 303–326 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-1953-9

[36] Berry Groisman ve Sergii Strelchuk. "Kuantum durumlarını anında ayırt etmek için optimum miktarda dolaşıklık". Fiziksel İnceleme A 92, 052337 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.052337

[37] Giorgos Eftaxias, Mirjam Weilenmann ve Roger Colbeck. “Kutu dünyasında ortak ölçümler ve bilgi işlemedeki rolleri” (2022). arXiv:2209.04474.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.108.062212
arXiv: 2209.04474

[38] Albert Much ve Rainer Verch. “Kuantum alan teorisinde süperluminal yerel işlemler: Bir pinpon topu testi” (2023). arXiv:2308.16673.
https: / / doi.org/ 10.3390 / universe9100447
arXiv: 2308.16673

[39] Joseph-Maria Jauch ve Constantin Piron. "Kuantal önerme sistemlerinin yapısı üzerine". Helvetica Physica Acta 42, 842–848 (1969).

[40] Konstantin Piron. "Axiomatique nicelik". Helvetica Physica Acta 37, 439 (1964).

[41] N Gisin. "Uzaysal olarak ayrılmış kuantum sistemlerinin özellik kafesi". Matematiksel Fizik Raporları 23, 363–371 (1986).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(86)90031-5

Alıntılama

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü