量子速度极限 (QSL) 定量估计了量子信息处理的速度 [1]。其历史根源深深植根于量子力学的基础中。因此,QSL 的首次出现是在能量-时间不确定关系的背景下 [2]。QSL 时间设定了两个量子态之间演化时间的下限。受海森堡能量-时间不确定原理的启发,Mandelstam、Tamm (MT) [2] 和 Margolus、Levitin (ML) [3] 推导出量子系统在状态之间演化所需的最短时间界限。这些界限结合起来,为封闭量子系统提供了 QSL 时间的严格界限。它们最初是为连接两个正交态的演化而开发的,随后被推广到任意初始混合态以及非正交态之间的演化 [4]。最近开发了另一种基于状态间几何距离的方法 [5]。近十年来,在开放量子系统 [ 6 ] 的背景下,QSL 的定义得到了发展 [ 7 – 9 ]。QSL 的概念已用于阐明量子信息 [ 10 , 11 ]、开放系统 [ 12 – 15 ]、量子系统控制 [ 16 ] 和量子热力学 [ 17 , 18 ] 的各个方面。此外,利用因果关系和热力学,重要的 Bremermann-Bekenstein 边界 [ 19 , 20 ] 将每比特信息的能量成本与 QSL 时间联系起来。QSL 概念可用于解决的另一个基本问题是量子态的固有稳定性 [ 21 ]。近年来,量子信息思想与相对论量子力学的相互影响尤为卓有成效。相对论量子模拟影响了 Leggett–Garg 不等式 [ 22 , 23 ]、弯曲时空探测 [ 24 ]、几何相位 [ 25 ] 和中微子和中性介子等亚原子粒子相干性 [ 26 ] 的发展。它还引发了对 Unruh 效应的研究 [ 27 ]。此外,在最近的一项研究中 [ 28 ],研究了非局域性对信息传播速率(以蝴蝶速度为特征)的影响,结果表明,随着磁场的增大,非局域性会增大。
伊朗德黑兰Tandis医院泌尿外科系的泌尿外科介绍了与量子力学的基础知识兼容的一般物理信息信息的一般概念,并将香农熵作为特例。这种物理信息的概念导致了二进制数据矩阵模型(BDM),该模型预测了量子力学,一般相对论和黑洞热力学的基本结果。研究了模型与全息,信息保护和Landauer原则的兼容性。由于BDM得出了“位信息原理”后,得出了普朗克,de Broglie,Bekenstein和质量能量等价的基本方程。k eywords信息的物理理论,二进制数据矩阵模型,香农信息理论,位信息原理1。构造信息意味着一系列不可衡量的概念或可测量数量的数据。物理学中可测量信息的通常概念调用了香农熵和信息的主题。克劳德·香农(Claude Shannon)在他的开创性论文[1]中发展了信号传递的数学理论[2]。他否认了交流和相关信息理论的语义方面。根据他的理论,该信息是指减少不确定性并等于传达信息的熵的机会。他从第二种热力学定律[2],[3]中得出了熵的想法,并得出结论,信息的信息可以通过其可预测性来衡量,其可预测性越小,其携带的信息越多[2],[3]。很明显,香农对信息的定义不是唯一的,仅适合其工程要求[2],[3]。在这个信息概念中,数据的来源,渠道和接收器是通信工程的关键组成部分。香农熵(信息)仅与给定系统的统计属性有关,与系统状态的含义和语义内容无关[5]。正如他在开创性文章中强调的那样,沟通和相关信息内容的含义与工程问题无关[1]。随后,围绕着身体和生物学信息的香农概念出现了一些批评[3]。信息独立于其含义的概念是Mackay和其他人宣布的主要批评的主题[3],[4]。随后尝试为形式的信息理论增加语义维度,尤其是对香农理论[5] - [7]。香农的理论与单个信息无关,而是源消息的平均值[8]。尽管物理信息基本上与物理可测量的数量有关,但当前的物理信息概念仍然是香农引入的相同定义,并且似乎不足以用于物理系统。在Bruckner和Zeilinger的最新作品中提醒了这[9]。他们的主张主要原因是量子力学中的测量问题。换句话说,没有确定的真实
在这篇评论中,我们讨论了黑洞信息悖论方面的一些最新进展。在深入研究之前,让我们先讨论一下总体动机。研究量子引力的主要动机之一是了解宇宙的最初时刻,我们预计量子效应占主导地位。在寻找这一理论时,最好考虑更简单的问题。一个更简单的问题涉及黑洞。它们的内部也包含一个奇点。这是一个各向异性的大挤压奇点,但这也是量子引力必不可少的情况,因此很难分析。然而,黑洞为我们提供了从外部研究它们的机会。这更简单,因为远离黑洞我们可以忽略引力的影响,我们可以想象提出尖锐的问题,从远处探测黑洞。这些问题之一将成为这篇评论的主题。我们希望,通过研究这些问题,我们最终能够理解黑洞奇点,并为大爆炸吸取一些教训,但我们不会在这里这样做。70 年代对黑洞的研究表明,黑洞表现为热物体。它们的温度会导致霍金辐射。它们还具有由视界面积决定的熵。这表明,从外部的角度来看,它们可以被视为一个普通的量子系统。霍金通过我们现在所知的“霍金信息悖论”反对这一想法。他认为黑洞会破坏量子信息,而宇宙的冯·诺依曼熵会因黑洞形成和蒸发的过程而增加。90 年代使用弦理论(一种量子引力理论)的结果为研究非常具体的引力理论的这一问题提供了一些精确的方法。这些结果强烈表明信息确实会出现。然而,目前的理解需要量子系统具有某些对偶性,而时空的几何形状并不明显。在过去的 15 年中,人们对引力系统的冯·诺依曼熵有了更好的理解。熵的计算也涉及表面面积,但表面不是视界。它是一个使广义熵最小化的曲面。这个公式几乎和黑洞熵的贝肯斯坦公式一样简单 [1,2]。最近,该公式被应用于黑洞信息问题,提供了一种计算霍金辐射熵的新方法 [3,4]。最终结果与霍金的结果不同,但与幺正演化一致。细粒度熵公式的第一个版本由 Ryu 和 Takayanagi [5] 发现。随后,许多作者对其进行了改进和推广 [3,4,6–11]。最初,Ryu-Takayanagi公式被提出来计算反德西特时空中的全息纠缠熵,但目前对这个公式的理解更为普遍。它既不需要全息术,也不需要纠缠,也不需要反德西特时空。相反,它是与引力耦合的量子系统的细粒度熵的通用公式。