引言。不可逆性从时间对称物理定律中产生是当代物理学的核心问题。事实上,物理学中存在几种解决不可逆性的方法:统计力学方法[1-3];信息论对逻辑上不可逆任务的描述[4-6];经典和量子热力学第二定律[2,7-9]。在所有这些情况下,描述不可逆现象的定律和微观动力学的时间反演对称性之间都会产生矛盾。在本文中,我们将不可逆性表达为这样一种要求:一种转变是可能的(即,它可以被一个循环运行的系统无限好地实现),而它的逆转变则不能。考虑到焦耳的实验[2],可以直观地理解这种不可逆性的起源:虽然只能通过机械方式将一定体积的水加热,但不可能通过相同的方式将其冷却。更一般地,如果一个变换可以通过一个循环工作的机器任意地实现,那么对于逆变换,情况可能就不一样了,即使在
最近,一类用于检测引力非经典性的实验被提出 [1, 2]。这开辟了一种令人兴奋的可能性:通过测量两个量子探针上引力引起的纠缠,间接探测引力相互作用的非经典性,可以探测到引力中的量子效应。在本文中,我们重点介绍这类实验的理论基础。这些实验基于这样一个事实:如果系统 M(例如引力)可以通过局部相互作用使两个量子系统 QA 和 QB(例如两个质量)纠缠,则 M 一定是非经典的。我们所说的非经典,非正式的意思是,介质 M 必须至少具有两个不能同时以任意高精度测量的变量(即通过相同的测量系统)。这大致就是量子理论中“互补性”的含义,下面将对其进行正式定义。如果 M 遵循量子理论,上述事实可直接从局部操作和经典通信 (LOCC) 定理 [3] 得出:退相干信道不能通过局部操作使两个其他量子系统纠缠。为了将这些定理应用于引力的情况,人们必须假设它遵循量子理论;因此,基于这一假设的实验将测试引力是否具有一定的相干性,从而允许在一定尺度之外出现一些大规模叠加。[1] 中的论证和相关提议 [4, 5] 遵循这种论证思路,并将其推广到不能直接测量介质的量子可观测量的情况。然而,提议的实验旨在探索介质 M 可能遵循或不遵循量子理论的情况(例如引力)。因此,为了为提议的测试提供充分的理论基础,需要在限制较少的假设下证明上述事实,而不完全假设量子理论。 [2, 6] 中提出了一个更具普遍性的论点,不假设介体具有量子动力学的所有性质。