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从量子信息到黑洞
摘要 量子计算复杂度估计了从基本操作构建量子态的难度，这是量子计算中最重要的问题。令人惊讶的是，这个量也可以用来研究一个完全不同的物理问题——黑洞内部的信息处理。量子计算复杂度被建议作为全息词典中的一个新条目，它扩展了几何和信息之间的联系，并解决了黑洞内部为什么会长时间增长的难题。在这篇教学评论中，我们介绍了尼尔森倡导的几何复杂性方法，并展示了如何使用它来定义一般量子系统的复杂性；特别是，我们关注 QFT 中的高斯态（纯态和混合态）以及某些类的 CFT 态。然后，我们提出了全息对应中与引力量的推测关系，并讨论了几个测试了不同版本猜想的例子。我们强调了混沌系统中的复杂性、混沌和混乱之间的关系。最后，我们讨论了未解决的问题和未来发展方向。本文是为 EPJ-C Frontiers in Holographic Duality 特刊撰写的。
首次 AI 模拟黑洞
我的演讲本应是关于 M87 中超大质量黑洞 (SMBH) 自旋的新约束。这是这项工作的底线：我们将自旋参数约束为 | a ∗ | > 0.4（Nemmen 2019）。自旋是黑洞 (BH) 时空的第二个基本参数。这一约束应该为未来使用事件视界望远镜和其他天文台对 M87* 自旋的估计设定预期。相反，我将介绍我们对人工智能 (AI) 方法作为加速 BH 吸积流数值模拟的工具的试点研究的一些早期令人兴奋的结果。在这里，我们讨论两个相互关联的问题：我们能否使模型更快，同时保持与流体守恒方程的显式求解器相当的精度？深度神经网络可以学习流体动力学吗？
揭秘黑洞互补性 - PhilSci-Archive
黑洞信息悖论在多大程度上导致了量子力学的违背？我将解释黑洞互补性如何提供一个框架来阐明黑洞的量子表征如何在信息悖论的情况下保持一致。我指出，有两种方法可以兑现这里所用的一致性概念：操作性概念和描述性概念。这两种关于一致性的思考方式导致了（至少）两个黑洞互补性原则：操作性原则和描述性原则。我们关于现实主义/工具主义的科学背景哲学可能最初会让我们更喜欢其中一个原则。然而，最近的物理学文献将量子信息论和量子计算复杂性理论的工具应用于涉及黑洞内部或周围量子系统的各种思想实验，这意味着操作性原则在描述性原则不成功的情况下是成功的。这让我们看到，对于操作主义者来说，黑洞信息悖论可能不再紧迫。
黑洞悖论及其可能的解决方案
摘要：量子力学与广义相对论之间存在着不可调和的矛盾，导致了黑洞信息悖论和防火墙悖论。本文探讨了这两个悖论产生的原因，并提出了一些可能的解决办法。信息悖论是想探究信息落入黑洞后是否真的会丢失，本文简要介绍了马尔达西那对偶原理、黑洞互补原理以及其他解决该悖论的模型。防火墙悖论是想探究穿过黑洞视界的物体是否会被防火墙摧毁，计算复杂性的引入和ER=EPR模型可能有助于解决这一悖论。此外，如果防火墙真的存在，引力波撞击防火墙的反弹可能有助于探测到它。总的来说，黑洞悖论的解决可能为我们统一量子力学和广义相对论提供一种可能的途径。
黑洞信息悖论：量子...
几十年来，黑洞一直是公众着迷的话题。毫无疑问，“黑洞”一词已成为现代白话的一部分，这非常令人印象深刻，因为直到去年才有人“拍摄”出黑洞的图像！但黑洞不仅仅是科幻小说中的奇观；几十年来，黑洞一直是物理学家研究的热门课题。尽管黑洞是宇宙中最难进行实验的物体之一，但情况仍然如此。尽管如此，量子力学和广义相对论领域的许多进步都来自围绕黑洞的思想实验。我们在理解宇宙的基本方式上取得的许多突破都是为了解决物理学中一个未解的重大问题：黑洞信息悖论。
三维量子黑洞：入门
式左侧是具有宇宙常数 Λ 的经典时空 g ab 的通常爱因斯坦张量，而右侧 ⟨ T QFT ab ⟩ 是某个量子态 | Ψ ⟩ 下量子场论的（重正化）应力能量张量的期望值。半经典引力应被视为一种近似，且仅在特定范围内有效。事实上，半经典近似在普朗克尺度附近失效，因为在这个层面上，量子引力效应变得重要，以至于 ( 1 ) 不再可信。另外，方程 ( 1 ) 中的半经典场预计对一般量子态 | Ψ ⟩ （例如宏观叠加态）无效 [3]。然而，当 | Ψ ⟩ 近似为经典态（即相干态）时，半经典场是有效的。即使在有效范围内，半经典引力（尤其是黑洞）的解也很难得到持续研究。很大程度上，这是因为解决（1）相当于解决反作用问题——量子物质如何影响经典几何，反之亦然——这是一个众所周知的困难且开放的问题，因为它需要同时解决几何和量子相关器的耦合系统。通常在三维时空维度和更高的维度 1 中，这个问题是以扰动的方式进行研究的，提供的见解有限，尤其是当反作用效应变大时。这些困难只有在存在大量量子场或场论强耦合时才会加剧，就像量子色动力学和粒子物理学的标准模型一样。可以探索大量强相互作用量子场的物理的一个背景是反德西特/共形场论 (AdS/CFT) 对应 [ 6 ]。AdS/CFT 诞生于弦理论研究，是一个非扰动候选者
揭秘黑洞互补性 - PhilSci-Archive
4 在经典极限中，拉伸的视界成为 Thorne 等人（1986 年）膜范式中的膜。5 参见（Banks，1995 年，第 9-11 页）。6 参见 Vickers（2013 年）中几个不一致但成功的科学理论的例子。我在此不对该书中提出的关于如何理解不一致科学的观点持立场。