本次演讲的目的是在黑洞蒸发的玩具模型中解释引力如何解决这个问题,并设法将半经典状态(来自较大的空间)编码到较小的微观空间中。半经典状态是内部的有效场论激发,而微观状态是黑洞微观状态。
华盛顿大学核理论研究所,华盛顿州西雅图 98195-1550,美国(日期:2021 年 2 月 10 日 - 21:58)摘要无质量无相互作用标量场理论中两个不相连区域之间可蒸馏纠缠的上限具有由几何衰减常数定义的指数衰减。当用空间晶格在短距离内调节时,这种纠缠会突然消失在无量纲分离之外,从而定义负球体。在两个空间维度中,我们通过一系列晶格计算确定一对圆盘之间的几何衰减常数以及负球体向连续体的增长。与三维空间量子场论建立联系,假设此类量子信息尺度也出现在量子色动力学 (QCD) 中,则在描述核子和原子核低能动力学的有效场论中可能会出现一种新的相对尺度。我们重点介绍了可蒸馏纠缠结构对有效场论、格点 QCD 计算和未来量子模拟的潜在影响。
规范场论是高能物理 (HEP) 领域的基础理论,在解决量子色动力学、电弱统一、希格斯机制甚至超标准模型物理等若干关键问题中发挥着至关重要的作用。在时空格子上离散化规范场论可得到格子场论,该理论能够对无法解析求解的复杂物理系统进行强大的数值模拟。因此,人们在开发经典硬件和算法方面取得了巨大进步,其中马尔可夫链蒙特卡罗 (MCMC) 技术是最受欢迎的技术之一。尽管经典数值方法取得了巨大成功,但由于所谓的符号问题,一些问题在某些重要参数范围内变得难以解决。最近的理论研究表明,可以通过利用量子算法来绕过这些障碍 [1,2]。例如,已经开发出几种针对 (1+1)、(2+1) 和 (3+1) 维规范场论的资源高效量子算法 [3-10]。然而,到目前为止,仅使用目前可用的噪声中型量子 (NISQ) 设备 [17] 对 (1+1) [11-15] 和 (2+1) [16] 的情况进行了原理验证演示。要实现使用量子计算机计算 (3+1) 维现象的宏伟目标,需要在量子硬件和控制方案上做出重大改进。由费米实验室领导的超导量子材料与系统 (SQMS) 中心致力于在量子计算和传感领域带来变革性进步。其核心目标是解决当前量子设备固有的退相干挑战,为增强型量子处理器和传感器铺平道路。该计划的核心是在 SQMS 中心内开发基于三维 (3D) 超导腔的数字量子计算系统,旨在解决重要的 HEP 问题。这些系统利用最初为加速器物理设计的 3D 超导射频 (SRF) 腔,与传统的 2D 超导设备相比具有明显的优势。首先,3D 腔的基本模式拥有超过两秒的寿命,使其非常适合存储和操纵量子信息 [18]。其次,高效的控制和读出方案显着降低了低温和室温硬件开销。最后,对大型希尔伯特空间的固有访问提供了直接编码“qudits”的潜力,与传统的两级(量子位)编码相比,在模拟中具有优势 [19]。本过程安排如下。在第 2 节中,我们简要回顾了超导电路,特别是用于 transmon 量子位的电路量子电动力学 (cQED) 架构。在第 3 节中,我们介绍了 3D SRF 量子计算系统,并在第 4 节中讨论了最近的实验进展,最后在第 5 部分进行总结性发言。
在量子场论中,由于任意短距离的关联,EE 是一个紫外发散量,计算它需要引入调节器。对于自由量子场论中的有趣状态,可以使用高斯技术 [9–13] 来实现这一点,而二维共轭场论中的闭式结果和可处理的极限则来自于将其构造为主要算符的关联函数的解析延拓 [14–19],而在两个时空维度中,也可以使用张量网络技术来有效地计算 EE [20, 21]。在强耦合全息量子场论中,计算它归结为寻找最小曲面的几何问题 [22–25]。作为量子论量,它是全局纯态中 A 和 ¯ A 之间纠缠的可靠度量。在本研究中,我们将关注作为格点模型长距离极限出现的共形场论 (CFT),紫外截止将由间距为 δ 的底层格点提供。同时,我们将对考虑由两部分 A 和 B 组成的子系统的简化密度矩阵的情况感兴趣。在这种情况下要考虑的一个量是互信息 (MI),以 EE 定义为
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。
当前研究 我的主要研究兴趣是:量子场论、量子引力、弦理论。规范弦对偶、AdS/CFT 对应和强耦合系统。目前,我主要研究上述主题中的三个相关方面。它们是:(i) 可解动态 QFT 系统,尤其是作为其变形的各个维度的共形场论。这里的核心思想是在可解和解析范围内研究动态相及其之间的转变,否则很难获得。这些研究通常用作驱动量子系统的基准,但不仅限于此。(ii) 与此相关,至少在技术层面上,我感兴趣的是研究局部信息如何在量子(场论)系统中随时间传播以及其相关复杂性的动态。这方面相当具有现实意义,并且有望将传统的 QFT 思想与量子信息、其传播和扰乱物理学联系起来。 (iii) 我的第三个兴趣是探索黑洞的量子方面,这主要受到第 (i) 部分和第 (ii) 部分中现有和新兴文献的启发。特别是,我感兴趣的是了解如何通过适当的边界条件模拟黑洞的预期量子特性。这主要受到弦理论中对应于黑洞的候选微观状态几何的启发,但同时,我们的方法与系统的 UV 完成无关。
摘要:我们考虑时间演化算子的对数负性和相关量。我们研究自由费米子、致密玻色子和全息共形场论 (CFT) 以及随机幺正电路和可积和混沌自旋链的数值模拟。全息行为与已知的非全息 CFT 结果有很大偏差,并显示出最大扰乱的明显特征。有趣的是,随机幺正电路表现出与全息通道几乎相同的行为。一般来说,我们发现“线张力图像”可以有效地捕捉混沌系统的纠缠动力学,而“准粒子图像”可以有效地捕捉可积系统的纠缠动力学。出于这个动机,我们提出了一种有效的“线张力”,可以捕捉时空缩放极限中混沌系统中对数负性的动态。我们比较了负性和互信息,从而发现量子信息和经典信息的不同动态。我们观察到的“伪纠缠”可能对经典计算机上量子系统的“可模拟性”产生影响。最后,我们使用测地线维滕图阐明了共形场论中密度矩阵部分转置运算与反德西特空间中纠缠楔形截面之间的联系。
可能会觉得,如果脱离广义相对论或更广泛的场论考虑,就无法充分理解能量-质量“等价性”。这种态度的表达见 Lehmkuhl (2011, p.454, n.1)。但有充分的理由认为,可以在狭义相对论粒子动力学的有限背景下以富有启发性的方式研究能量-质量关系,事实上,这种受限背景是探究能量与质量关系的合适起点。首先,爱因斯坦 (1905) 所阐述的质量与能量的最初关联完全基于狭义相对论粒子动力学。因此,存在一个简单的概念问题,即如何理解这种等价性,它早于任何广义相对论或场论考虑。爱因斯坦认为,质量和能量的同一性已经建立在相对简单的点粒子动力学相对论理论之上。其次,下文讨论的对公认观点提出的哲学挑战在广义相对论的更广泛背景下再次浮现。正如 Hoefer (2000) 所指出的,能量和质量的概念地位在该背景下更成问题。因此,从更简单的情况开始是一种很好的哲学方法,希望对狭义相对论粒子动力学的清晰理解可以指明理解更复杂背景的方向。这里提出的解释是否可以适当地扩展到包括广义相对论在内的经典领域,这是一个悬而未决的问题。
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