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科技工作者之家 2019-07-13
来源:原理
局域性是所有物理的相互作用背后的一个基本原理。它说的是,每个物理系统只能与在它附近的其他系统进行相互作用,因此若两个相距遥远的物体之间要发生相互作用,则必须由某种中介来协调。例如,无线通信设备和移动电话能够在远距离发送和接收信息,而在其中起到中介作用的是电磁波。
同样地,在粒子物理学中,基本粒子(比如电子)也有着相似的行为。当两个相隔一定距离的基本粒子彼此施加作用力时,并不是在瞬间发生的,而是通过交换了一个粒子才实现的,这个粒子在局域中起到了传递力的作用。
物理的相互作用的局域性带来了一个重要的结果,那就是许多物理系统(从黑洞到量子多体系统)都满足一个特别的定律,即所谓的“面积定律”。
为了解释这个属性的含义,假设有两个观察者A和B,他们对整个物理系统的组成部分进行测量。
○ 两个虚拟的观测者将时空和量子物理结合在了一起。| 图片来源:Quantum Information/Harald Ritsch/ÖAW
A只能测量空间中一个区域内的部分,一个边界将这个区域与其余部分隔开;而B可以对A的区域以外的部分进行测量。我们可以将“面积定律”粗略地解释为,它指的是A和B所测得结果的相互关联程度是由将A和B分割的边界面积决定的,而非区域的体积决定。这令人有些意外,因为许多其他与热力学或信息有关的物理量(如能量或熵等),通常都是随体积变化的,而非面积。
虽然通常来说,面积定律会以空间区域的形式来表述,但将时间与空间统一为时空的相对论告诉我们,对物理的正确描述应该依据时空中的局域的相互作用。这就提出了一个问题,那就是面积定律性质是否可以被推广到时空中的区域。
现在,我们假设A可以访问某个系统的一部分,这个部分是被一个盒子所限制的空间。A可以在有限的时间内在这个空间中进行多次测量。这样一来,她所有的测量都是在一个四维的时空盒中进行的。B可以在A的盒子之外的时空中的任意一点访问系统。
在一篇发表于《NPJ | 量子信息》的新论文中,物理学家研究了这个四维时空的边界地区是否能告诉我们一些关于A和B的测量结果之间的相关性程度的信息。
○ 新的研究将这些结果扩展到了时空中。在时空中,A需要在一段时间内执行她的测量。结果是:即使在时空中,面积定律仍然适用,而且其相关性的强度取决于A进行测量的区域面积。| 图片来源:IQOQI-Vienna
在新研究中,物理学家指出,如果一个物理系统是由局域相互作用的粒子组成,那么在时空区域的面积定律依然是成立的。Ĉaslav Brukner是论文的作者之一,他说:“这项研究为量子关联和时空几何之间提供了一种联系。这将有助于发展能将量子力学和引力统一起来的理论。”
原文链接:
https://www.oeaw.ac.at/en/detail/news/a-connection-between-quantum-correlations-and-spacetime-geometry/
来源:principia1687 原理
原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDU1MDY5OA==&mid=2653196352&idx=1&sn=8870823d5a2e8a4549ffdd40b7d9ef89&chksm=84354505b342cc1360e58298de75a41956da04f71f92cf1bd626ba09a2575d10b0658eb656e2&scene=27#wechat_redirect
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