Physikalische Interpretation der Verschränkung im QFT-Vakuum

Der Grundzustand einer relativistischen QFT hat eine Korrelation ungleich Null zwischen Feldoperatoren an räumlich getrennten Punkten. Eine Möglichkeit, dies zu interpretieren, ist die Verschränkung zwischen verschiedenen Raumzeitregionen.

In der Quantenmechanik findet Verschränkung beispielsweise zwischen zwei Qubits statt, was die mathematische Darstellung von beispielsweise Verschränkung zwischen Spins zweier Elektronen ist.

Was ist die physikalische Interpretation der Verschränkung im Vakuum der relativistischen QFT? Ich verstehe, dass die Verschränkung zwischen Regionen der Raumzeit stattfindet, aber was sind die Zustände der beiden Regionen, die verschränkt sind?

Update: Ich möchte diese Fragen anhand der Rindler-Zerlegung des Minkowski-Raums etwas präzisieren. Der Minkowski-Raum kann in linke und rechte Rindlerkeile zerlegt werden. Die Vakuumzustands-Wellenfunktion kann geschrieben werden als (die Herleitung kann zum Beispiel in Daniel Harlows Vorlesungsunterlagen , Abschnitt 3.3 eingesehen werden)

| Ω ⟩ = 1 Z ∑ ich e − π ω ich | ich ∗ ⟩ L | ich ⟩ R

Wo | ich ∗ ⟩ L Und | ich ⟩ R Sind e ich G e N S T A T e S ∗ der Beschränkung des Lorentz-Boost-Operators auf den rechten Keil ( K R ). Darin ist die Verschränkung zwischen zwei Teilen des Minkowski-Raums offensichtlich. Aber gibt es eine operative Interpretation für diese Verstrickung? Was wäre ein Messverfahren, das diese Verschränkung aufhebt?

*Eigentlich, | ich ∗ ⟩ L ist kein Eigenzustand von K R . | ich ∗ ⟩ L = Φ | ich ⟩ L Wo | ich ⟩ L ist ein Fremdbesitz von K R Und Φ ist ein antiunitärer Operator, der in allen Quantenfeldtheorien existiert und üblicherweise CPT genannt wird. (Details finden Sie in der oben angegebenen Referenz)

Antworten (1)

Das Vakuum einer Quantenfeldtheorie (QFT) ist der Grundzustand der QFT. Die "Verschränkung im Vakuum" bedeutet also die Verschränkung im Grundzustand der QFT. Es gibt ein berühmtes Sprichwort: Vakuum ist nicht leer, ist es mit fluktuierenden Quantenfeldern gefüllt. Der Grundzustand einer QFT ist eine quantenmechanische Überlagerung vieler verschiedener Feldkonfigurationen im gesamten Raum. Es ist also möglich, darüber zu sprechen, wie die Quantenfeldfluktuation an einem Ort mit der Fluktuation an einem anderen Ort korreliert/verschränkt ist. Aus heutiger Sicht geht es um Quanteninformation. Die QFT ist eine effektive Beschreibung der kollektiven Bewegung der zugrunde liegenden Qubits, und der Vakuumzustand ist der Grundzustand dieser Qubits, daher ist es absolut sinnvoll, über Quantenverschränkung im Vakuumzustand zu sprechen.

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben zu antworten. Obwohl ich von der Idee gehört habe, dass Vakuum mit Partikeln gefüllt wird, könnten Sie mir bitte ein mathematisches Argument dafür geben. In einer Freifeldtheorie bleibt die Teilchenzahl erhalten und der auf den Grundzustand wirkende Zahlenoperator ergibt Null. Aber selbst in Freifeldtheorien gibt es eine Verschränkung zwischen verschiedenen Regionen der Raumzeit. Worauf kann diese Verschränkung zurückgeführt werden?
Ist die Idee, dass QFT eine effektive Beschreibung der kollektiven Bewegung zugrunde liegender Qubits ist, eine mathematisch streng abgeleitete Idee? Wenn ja, was stellen diese Qubits physikalisch dar?
Die Verschränkung wird dem fluktuierenden Quantenfeld zugeschrieben. Selbst wenn die Teilchenzahl Null ist, hat das Quantenfeld immer noch eine Schwankung ungleich Null. Betrachten Sie den Grundzustand eines einfachen harmonischen Oszillators, wenn Sie den Zahlenoperator einsetzen A † A zum Grundzustand ist die Zahl Null, dort kein Teilchen, sondern die Grundzustands-Wellenfunktion exp ⁡ ( − X 2 ) nicht trivial ist, schwankt die Position (sowie der Impuls) des Oszillators immer noch. Das ist die Vakuumfluktuation, und hier kommt die Vakuumverschränkung her.
Diese Qubits sind die zugrunde liegenden grundlegenden Freiheitsgrade, die alles ausmachen (einschließlich Raumzeit, Materie und Kräfte). Das ist die Idee von „It from Qubit“, es gibt eine ganze Sommerschule zu den verschiedenen Aspekten dieser Idee ( perimeterinstitute.ca/conferences/it-qubit-summer-school )
Was bedeutet es, wenn die Quantenfelder verschränkt sind? Ich habe dazu weitere Literatur durchgesehen und die Frage bearbeitet, von der ich glaube, dass sie die Frage etwas präziser gemacht hat. Ich bitte Sie, eine Antwort im Kontext des explizit angegebenen Verschränkungszustands in der Frage zu geben.
"Aus heutiger Sicht handelt es sich um Quanteninformationen". Nicht sicher, dass jeder (oder sogar die Mehrheit der Experten) dieser Aussage zustimmen würde.
@StéphaneRollandin Ja, das denke ich auch. Es von Qubit Collaboration handelt von der Verwendung von Werkzeugen in der Quanteninformationstheorie, um Beziehungen zwischen Gravitation und Quantenfeldtheorie zu untersuchen, hauptsächlich unter Verwendung von AdS/CFT und Holographic Entanglement Entropy. Aber wir sind weit davon entfernt, zu dem Schluss zu kommen, dass alles auf der grundlegendsten Ebene Qubits sind.
Das Beste, was bisher getan werden konnte, ist zu beweisen, dass das 1. Gesetz der Verschränkungsentropie impliziert, dass der Anti-Desiter-Raum den linearisierten Einstein-Gleichungen gehorcht.
Physikalische Interpretation der Verschränkung im QFT-Vakuum
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