摘要 最近证明了非相对论量子公式可以从扩展的最小作用量原理 Yang (2023)。在本文中,我们将该原理应用于大质量标量场,并推导出标量场的波函数薛定谔方程。该原理通过考虑两个假设扩展了经典场论中的最小作用量原理。首先,普朗克常数定义了场需要表现出可观测的最小作用量。其次,存在恒定的随机场涨落。引入一种新方法来定义信息度量来衡量由于场涨落而产生的额外可观测信息,然后通过第一个假设将其转换为额外作用量。应用变分原理来最小化总作用量使我们能够优雅地推导出场涨落的跃迁概率、不确定关系和波函数的薛定谔方程。此外,通过使用相对熵的一般定义来定义场涨落的信息度量,我们得到了依赖于相对熵阶数的波函数广义薛定谔方程。我们的结果表明,扩展的最小作用原理既可用于推导非相对论量子力学,也可用于推导相对论量子标量场理论。我们期望它可以进一步用于推导非标量场的量子理论。
通过分析叠加、纠缠、化学键合行为和经典力学的基本现象,人们发展出了量子相干性的一般定义。如果原子粒子是物质波,且其光谱范围从相对相干态到退相干态,那么原子的各种性质就可以得到更好的解释。结果表明,如此定义的量子相干性可以全面解释神经元中的信号传输和大脑产生的电场的动态,包括可能支持这样一种说法,即有意识的意志在某种程度上是真实的,而不是一种幻觉。最近的生理研究表明,电磁辐射与分子结构相互作用,形成综合能量场。提出了一种机制,通过该机制,量子相干性作为神经元中的加速电流,可能导致电磁辐射的光谱扩大,这种辐射能够与大脑中的分子复合物相互作用,甚至可能与生物体其他部位的分子复合物相互作用,从而影响振动和结构特性。研究应该调查结果能量场是否是基本的感知基础,该能量场中至少有一些附加电磁波长参与产生图像感知,只要它们来自身体,电磁振动是更多样化现象的特征,通过这种现象,感知的一些非维度特征,如声音、触觉、味觉、嗅觉、内感受等部分产生。如果对大脑的检查发现这个器官是由一个相干场组成的,至少部分是由与分子成分相互作用的电磁辐射的宽谱构成的,那么这对进一步发展我们的物质/思维界面模型以及可能的整体物理现实具有重大意义。
模拟量子场论在广泛能量范围内的完整动态需要非常大的量子计算资源。然而,对于粒子物理学中的许多可观测量,微扰技术足以准确地模拟理论有效范围内除有限能量范围之外的所有能量。我们证明有效场论 (EFT) 提供了一种有效的机制,可以将传统微扰理论容易计算的高能动态与低能动态区分开来,并展示了如何使用量子算法从第一原理模拟低能 EFT 的动态。作为一个明确的例子,我们计算了在标量场论中存在两个 Wilson 线的时间有序乘积的情况下真空到真空和真空到单粒子跃迁的期望值,这与粒子物理学标准模型的 EFT 中出现的对象密切相关。计算是使用量子计算机的模拟以及使用 IBMQ Manhattan 机器的测量来执行的。
量子场论中的规范对称性产生了极其丰富的现象。最突出的是,SU(3Þ×SU(2Þ×U(1Þ)规范对称性描述了标准模型的相互作用。进行从头算预测以与实验进行比较需要大量的计算资源。特别是,由于超级计算机和算法的进步,格点规范理论(LGT)中的蒙特卡罗方法在过去的几十年里取得了丰硕成果。然而,由于玻尔兹曼权重变为复值,涉及早期宇宙非平衡演化[1-4]、夸克胶子等离子体的传输系数[5]和强子碰撞中的部分子物理[6-11]等动力学问题出现了符号问题。未来,大规模量子计算机可以通过在哈密顿形式中进行实时模拟来避免这一障碍[12-16]。
摘要。当今的量子计算机提供了对高能物理激发的量子场论散射过程进行实时计算的可能性。为了遵循已建立的在欧几里得时间计算静态属性的成功路线图,开发新的算法来处理当前嘈杂的中尺度量子 (NISQ) 设备的局限性并建立使用不同设备取得的进展的定量指标至关重要。在本文中,我们报告了这些方向的最新进展。我们表明,Trotter 误差的非线性方面使我们能够采取比低阶分析建议的更大的步骤。这对于使用当今的 NISQ 技术达到物理相关的时间尺度至关重要。我们建议使用一个指数来平均准确计算的 Trotter 站点占用演化与 NISQ 机器上的实际测量值之间的差异的绝对值 (G 指数) 作为衡量标准,以比较从不同硬件平台获得的结果。我们使用具有四个站点的一维空间横向 Ising 模型,将此度量应用于多个硬件平台。我们研究了包括读出缓解和 Richardson 外推在内的结果,并表明基于对 Trotter 步长修改的分析,缓解测量非常有效。我们讨论了 Trotter 步长程序中的这一进步如何改善量子计算物理散射结果,以及如何将这一技术进步应用于其他机器和噪声缓解方法。
2 约束哈密顿系统 13 2.1 没有规范对称性的哈密顿系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................................................................................................................................................................................................................. 16 2.2.2 稳定性算法....................................................................................................................................................................................................... 17 2.2.3 规范变换....................................................................................................................................................................................................... 19 2.2.4 场论....................................................................................................................................................................................................... 19 2.2.4 场论....................................................................................................................................................................................................... 19 . ... 24 2.3.3 小偏移:量化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
对 MEQ 初步影响的探索已显示出巨大的潜力。通过统一量子物理、场论和引力,MEQ 为研究量子粒子的行为和时空的性质提供了新的途径。然而,必须强调进一步的实验验证和改进的必要性,以确定 MEQ 的全部范围和适用性。我们邀请物理学界参与对 MEQ 的批判性评估,包括其数学推导、概念原理和含义。我们强烈鼓励识别局限性并提出理论检验和实验测试的途径。通过集体审查 MEQ,我们旨在加深对量子物理、场论和引力的理解,同时推动统一理论框架的发展。
已经证明,一些洛伦兹不变量子场论,例如具有负系数的高维算子的场论,在某些经典背景下会导致超光速。虽然超光速本身在逻辑上并不矛盾,但这些理论还预测在经典层面上形成封闭的时间曲线,从没有这种曲线的初始条件开始。这导致了柯西视界的形成,从而阻止了对此类系统时间演化的完整描述。受广义相对论时序保护论证的启发,我们表明低能量子的量子力学效应对此类配置产生强烈的反作用,激发未知的短距离自由度并使经典预测无效。因此,这些算子的存在没有明显的低能障碍。