根据相对论,理想时钟的读数被解释为沿着它在时空中的经典轨迹所经过的固有时。相反,量子理论允许将许多同时的轨迹与一个量子钟关联起来,每个轨迹都有适当的权重。在这里,我们研究叠加原理如何影响简单时钟(一个衰减的两能级原子)观察到的引力时间膨胀。将这样的原子置于位置叠加中使我们能够分析量子贡献对自发辐射中经典时间膨胀的表现。特别地,我们表明,在引力场中分离波包的相干叠加中制备的原子的发射率不同于这些波包的经典混合中原子的发射率,这引起了量子引力时间膨胀效应。我们证明了这种非经典效应也表现为原子内部能量的分数频率偏移,该偏移在当前原子钟的分辨率范围内。此外,我们还展示了空间相干性对原子发射光谱的影响。
在量子理论的界面上理解引力的基本性质是理论物理学中一个重要的未决问题。最近,对引力量子系统的研究,例如在位置的量子叠加中准备的、以引力场为源的大规模量子系统,引起了广泛关注:量子光学实验正在努力在实验室中实现这种场景,测量与量子源相关的引力场有望提供一些有关引力性质的信息。在理论方面,量子信息工具用于解释结果。然而,关于这些实验可以得出关于引力量子性质的确切结论,仍然存在悬而未决的问题,例如,这种状态下的实验是否能够测试引力场的更多部分。在我的演讲中,我将介绍一个新的结果,其中非局域量子源产生的效应无法使用牛顿势再现,也无法作为经典广义相对论的极限。这些效应原则上可以通过进行干涉实验来测量,并且与引力子发射无关。确定比牛顿势能可再现的更强的引力量子方面,对于证明引力场的非经典性和规划新一代实验(在比迄今为止提出的更广泛的意义上测试引力的量子方面)至关重要。
摘要 要检验量子理论是否适用于所有物理系统和所有尺度,需要考虑量子探针与另一个不必完全遵循量子理论的系统相互作用的情况。重要的例子包括量子质量探测引力场的情况,而引力场尚不存在独特的量子引力理论,或者量子场(如光)与宏观系统(如生物分子)相互作用,而宏观系统可能遵循也可能不遵循幺正量子理论。在这种情况下,最近提出了一类实验,通过检测系统是否能够纠缠两个量子探针,可以间接测试不需要遵循量子理论的物理系统(引力场)的非经典性。在这里,我们说明了该论证的一些微妙之处,与相互作用局部性和非经典性的作用有关,并使用具有四个量子比特的核磁共振量子计算平台进行原理验证实验,说明这些提议的逻辑。
我们提出了一项基于当今量子信息技术的新思想实验,通过 Bose-Marletto-Vedral (BMV) 效应 [ 1 – 4 ] 测量量子引力效应,揭示引力 t 3 相位项、其与低能量子引力现象的预期关系,并检验广义相对论的等效原理。这里提出的技术有望通过分析与量子系统测量过程的理想输出相关的随机噪声来揭示引力场涨落。为了提高灵敏度,我们建议将引力场涨落随时间对一系列独立测量输出的影响累积起来,这些测量作用于粒子纠缠态,就像在构建量子加密密钥时一样,并从相关的时间序列中提取预期引力场涨落的影响。事实上,通过共享最大纠缠态的粒子构建的理想量子密钥由一串不相关符号的随机序列表示,该序列在数学上可以用完美的白噪声来描述,这是一个均值为零且在不同时间取值之间没有相关性的随机过程。引力场扰动(包括量子引力涨落和引力波)会引入额外的相位项,使用于构建量子密钥的纠缠对退相干,从而使白噪声着色 [ 5 , 6 ]。我们发现,这种由大质量中观粒子构建的装置可以揭示 t 3 引力相位项,从而揭示 BMV 效应。
信息:armida.sodo@uniroma3.it;antonio.benedetto@uniroma3.it 从量子理论的角度理解引力的基本性质是理论物理学中一个重要的未决问题。最近,引力量子系统的研究,例如在位置的量子叠加中准备的、以引力场为源的大规模量子系统,引起了广泛关注:实验正在努力在实验室中实现这种场景,测量与量子源相关的引力场有望提供有关引力量子方面的一些信息。然而,关于这些实验可以得出关于引力性质的确切结论,仍然存在一些悬而未决的问题,例如,这种状态下的实验是否能够测试引力场的更多部分。在我的演讲中,我将举例说明量子信息工具(例如通信协议)如何有助于在低能(思想)实验中识别引力的量子方面。然后,我将讨论需要对当前悬而未决的问题给出可靠答案的理论研究方向。 TEAMS 链接:https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3a8f9ec19800e7467ab9bae6e627dfcb21%40thread.tacv2/1705662207480?context=%7b%22Tid%22 %3a%22ffb4df68-f464-458c-a546-00fb3af66f6a%22%2c%22Oid%22%3a%2234c00d0e-4085-4def-be95-f11f6239bc3d%22%7d
摘要。检测引力介导的纠缠可以提供引力场遵循量子力学的证据。我们报告了使用光子平台模拟该现象的结果。该模拟测试了通过使用变量来介导纠缠来探测变量的量子性质的想法,并产生了理论和实验见解,阐明了未来引力实验所需的操作工具。我们采用三种方法来测试纠缠的存在:贝尔测试、纠缠见证和量子态断层扫描。我们还模拟了引力坍缩模型预测的或由于实验装置不完善而导致的替代方案,并使用量子态断层扫描来证明不存在纠缠。模拟强化了两个主要教训:(1)哪些路径信息必须首先编码,然后从引力场中相干地删除;(2)进行贝尔测试可以得出更有力的结论,证明存在引力介导的非局域性。
摘要。检测引力介导的纠缠可以提供引力场遵循量子力学的证据。我们报告了使用光子平台模拟该现象的结果。该模拟测试了通过使用变量来介导纠缠来探测变量的量子性质的想法,并产生了理论和实验见解,阐明了未来引力实验所需的操作工具。我们采用三种方法来测试纠缠的存在:贝尔测试、纠缠见证和量子态断层扫描。我们还模拟了引力坍缩模型预测的或由于实验装置不完善而导致的替代方案,并使用量子态断层扫描来证明不存在纠缠。模拟强化了两个主要教训:(1)哪些路径信息必须首先编码,然后从引力场中相干地删除;(2)进行贝尔测试可以得出更有力的结论,证明存在引力介导的非局域性。
广义相对论的伟大预言之一是引力波的存在。对双黑洞合并产生的引力波的观测[1]开创了天文学和宇宙学的新纪元。讨论引力波时,一个基本问题是它们的能量。20 世纪 50 年代,人们曾对引力波是否携带能量存在争议。最终,Bondi 通过一个简单的思想实验解决了这一争议[2]。直到 Isaacson 等人的研究,人们才对引力波的能量进行了数学描述,在 Isaacson 的研究中,通过用短波近似对几个波长的波场梯度平方取平均值,得到了引力波的有效能量动量张量[3,4]。在极早期宇宙物理学应用中,感兴趣的涨落波长大于哈勃半径,Mukhanov、Abramo 和 Brandenberger 导出了有效能量动量张量 [5,6]。在这些被称为几何方法的方法中,引力场被分为背景部分和波部分,有效能量动量张量来自波对背景的反作用。另一种方法被称为场论方法,其中有效能量动量张量通过拉格朗日-Belinfante-Rosenfeld 程序导出 [7-9]。结果是伪张量的各种表达式 [10-17]。尽管文献中提出了不同的获取引力波能量的方法,但它们都存在一些缺陷。在几何方法中,需要对引力场进行人工划分,而在场论方法中,伪张量取决于坐标。此外,这两种方法都需要一个额外的复杂平均方案,才能获得有意义的引力场有效能量动量张量。对这些人工对象的依赖会导致一些模糊性。因此,不同的方法
)> 太空中可能布满“黑洞”。这是在克利夫兰举行的美国科学促进会会议上,天文学家和物理学家提出的,他们是所谓退化恒星方面的专家。退化恒星不是道德低下的好莱坞类型。它们是垂死的恒星,或白矮星,占天空中所有恒星的 10% 左右。它们发出的微弱光线来自生命最后阶段留下的少量热量。目前尚不清楚恒星是如何悄然衰落成为白矮星的。退化恒星由密集的电子和原子核或原子核组成。它们的密度如此之大,以至于一小撮物质就重达一吨。理论上预测,一些这样的恒星的密度为每小撮一百万吨。当这种情况发生时,恒星基本上是由中子和奇异粒子组成的。由于退化恒星的密度如此之大,其引力场非常强。根据爱因斯坦的广义相对论,当一颗退化恒星的质量增加时,它会突然坍缩,恒星强大的引力场会向自身收缩,从而形成宇宙中的“黑洞”。
在涉及Quante的问题或不量化重力领域的问题时,Dewitt也没有完全说服,得出的结论是:“在游戏的当前阶段,两种可能性之间几乎没有选择。” 70年的不同之处。今天,要找到一个认真考虑不量化引力场的可能性的研究人员将具有挑战性。有一条清晰的界限,尽管不是Dewitt的论文和几乎一致的当代观点,即我们必须量化重力。5–7重力研究基金会的创始人罗杰·巴布森(Roger Babson)向阿格纽·巴恩森(Agnew Bahnson)展示了这篇文章,后者将继续资助许多倡议,包括著名的1957年教堂山会议。8,是否在那里,是否要量化引力场的问题是由德威特,伯格曼,惠勒,惠勒,萨利克,罗森菲尔德,费曼,菲尔曼,路易斯·维滕(Ed Ed Witten的父亲)等人强烈辩论的。是Feynman提出了量化