摘要:相对论量子计量学研究在考虑量子和相对论效应的情况下估计物理量的最大可实现精度。我们研究 (3+1) 维德西特和反德西特空间中温度的相对论量子计量学。使用与无质量标量场耦合的 Unruh-DeWitt 探测器作为探针,并将它们视为开放量子系统,我们计算用于估计温度的 Fisher 信息。我们研究了加速度在 dS 中的影响以及边界条件在 AdS 中的影响。我们发现两个时空中 Fisher 信息的现象学可以统一,并分析了它对温度、探测器能隙、曲率、相互作用时间和探测器初始状态的依赖性。然后,我们确定了最大化 Fisher 信息并因此提高估计精度的估计策略。
摘要:在过去的几十年里,相对论极限下的量子资源研究引起了人们的关注,主要是因为观察到自旋动量纠缠不是洛伦兹协变的。在这项工作中,我们将相对论量子信息的研究更进一步,将现实主义的基本问题带入讨论。特别是,我们研究洛伦兹增强是否会影响量子非现实主义——一个与量子力学对某种现实主义概念的违反有关的例子。为此,我们采用了一个相对论粒子穿过马赫-曾德干涉仪的模型作为理论平台。然后,我们比较了从两个相对运动的不同惯性系评估的量子非现实主义。与量子参考系背景下的最新发现一致,我们的结果表明物理现实主义的概念并不是绝对的。
斯坦福实验室很快就成为此类工作的中心。这些工作包括建造引力波的棒探测器、测量正电子自由落体的尝试,以及使用轨道陀螺仪测量旋转地球对爱因斯坦“惯性系的拖拽”的实验。巧合的是,这次会议也恰逢爱因斯坦最终提出广义相对论 75 周年纪念日的两个月内。基于等效原理,即不同物体自由落体加速度相等,广义相对论将引力解释为弯曲时空的结果。尽管该理论在最初的 45 年里几乎处于沉寂状态,但过去 30 年见证了该学科的复兴,尤其是在实验引力领域。事实上,1960-80 年代是测试相对论的黄金时代,在此期间,该理论对太阳系效应的大部分预测(光偏转、引力红移、光的延迟、水星近日点的推进以及惯性和引力等效原理)都得到了证实。
开发数值方法以在通用量子计算机上有效模拟非线性流体动力学是一项具有挑战性的问题。本文定义了 Madelung 变换的广义,以通过狄拉克方程解决与外部电磁力相互作用的量子相对论带电流体方程。狄拉克方程被离散化为离散时间量子游动,可在通用量子计算机上有效实现。提出了该算法的变体,以在均匀外力的情况下使用当前噪声中间尺度量子 (NISQ) 设备实现模拟。使用该算法对当前 IBM NISQ 上的相对论和非相对论流体动力学冲击进行了高分辨率(高达 N = 2 17 个网格点)数值模拟。本文证明了可以在 NISQ 上模拟流体动力学,并为使用更通用的量子游动和量子自动机模拟其他流体(包括等离子体)打开了大门。
量子力学改变了我们看待物理世界的方式。在过去的二十年里,物理系统的量子特征也成为不同技术分支的资源[1,2]。特别是当计量学遇到量子力学时,一系列新特征被用来提高物理测量的精度,并构想出新的量子增强协议来表征信号和设备[3-5]。相对论也改变了物理学的范式,并找到了相关的技术应用[6]。因此出现了一个问题:是否可以联合利用相对论和量子力学特征来提高物理测量的精度。在本文中,我们遵循这一想法并证明一个典型的相对论特征——引力时间膨胀,确实可以代表一种资源,它可以与量子叠加一起使用,以提高估计引力常数或其变化的精度。
基本相互作用的理论物理学侧重于研究相对论场论,例如构成粒子物理学标准模型的理论、广义相对论和弦理论,这些理论对许多基本粒子和引力/宇宙学现象提供了惊人的精确预测。此外,它们最近还产生了解决强耦合系统物理问题的新方法,开辟了新的、非常有前途的研究途径;在凝聚态领域,它们在表征新材料方面发挥了重要作用。
理解黑洞的基本动力结构对于阐明黑洞物理学的基本问题的新阐明至关重要[1]。黑洞通常被认为是由一般相对论捕获的;然而,在黑洞的地平线附近,量子理论在物理事件上也具有显着的效果[2]。在黑洞的事件范围内,量子和相对论理论的结合出现的一种重要效果是通过发射所谓的鹰辐射来蒸发黑洞[3]。此描述使我们达到了深刻的身体直觉,在Minkowski时空中的真空状态不再是Rindler时空中观察者的真空状态,这是由于黑洞的存在。这些研究提出了一些矛盾和悖论,例如信息悖论[4-8]。解决这些悖论需要更好地理解相对论理论的量子描述[1,9 - 12]。此外,更好地了解黑洞附近的量子过程可能会为整个宇宙的一致图片铺平道路[13]。
开发数值方法以在通用量子计算机上有效模拟非线性流体动力学是一项具有挑战性的问题。本文定义了 Madelung 变换的广义,以通过狄拉克方程解决与外部电磁力相互作用的量子相对论带电流体方程。狄拉克方程被离散化为离散时间量子游动,可在通用量子计算机上有效实现。提出了该算法的一种变体,用于在均匀外力的情况下使用当前噪声中间尺度量子 (NISQ) 设备实现模拟。使用该算法对当前 IBM NISQ 上的相对论和非相对论流体动力学冲击进行了高分辨率(高达 N = 2 17 个网格点)数值模拟。本文证明了可以在 NISQ 上模拟流体动力学,并为使用更通用的量子游动和量子自动机模拟其他流体(包括等离子体)打开了大门。
开发数值方法以在通用量子计算机上有效模拟非线性流体动力学是一项具有挑战性的问题。在本文中,定义了 Madelung 变换的广义以通过狄拉克方程求解与外部电磁力相互作用的量子相对论带电流体方程。狄拉克方程被离散化为离散时间量子游动 (DTQW),可在通用量子计算机上有效实现。提出了该算法的一种变体,以在均匀外力的情况下使用当前的噪声中间尺度量子 (NISQ) 设备实现模拟。使用该算法在当前 IBM NISQ 上执行相对论和非相对论流体动力学冲击的高分辨率(高达 N = 2 17 个网格点)数值模拟。这项工作表明可以在 NISQ 上模拟流体动力学,并为使用更一般的量子游动和量子自动机模拟其他流体(包括等离子体)打开了大门。