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物理学家对量子引力的思考方式发生了重大转变

令人惊讶的是,重力和量子力学的结合可以根据自然规律重写,其中重力根本不会发生。来自UvA物理学院和美国各大学的物理学家现在已经发现了如何从这些定律中重现关于引力的信息,即使并非所有关于量子力学的信息都是已知的。

最近,物理学家对量子引力的思考方式发生了重大转变 - 量子力学与引力的结合理论。这种观点的改变是由于发现大量纯粹的量子力学系统,其中引力不起作用,可以出乎意料地用与量子力学和引力理论相同的数学来描述。就好像相同的手册用于两个非常不同的游戏 - 尽管更好的类比可能是具有隐藏消息的密码,因为将结果从一个系统转换到另一个系统并不总是容易的。

编码和解码

然而,人们可以通过仔细研究如何在纯粹的量子力学系统中编码关于它的信息来形成隐藏的量子引力理论。一个特别有趣的问题是量子引力理论中的众所周知的物体 - 例如黑洞 - 如何用量子力学模型的语言来描述。

在本周发表在Physical Review X上的一篇文章中,UvA物理学家迈克尔沃尔特和来自斯坦福大学,加州理工学院,哈佛大学和布兰迪斯大学的五位同事描述了这种翻译的数学结构。使用最初开发用于抑制量子信息处理中的噪声的技术,它们构建了一个“通信通道”,量子引力侧的物体可以输入到该通信通道中,并且在纯量子力学侧输出相应的物体。

不必要的信息和恢复

这种翻译协议的一个独特挑战是量子引力模型中的物体以量子理论中的“双重”方式编码:存在多余的信息在场。也就是说,即使删除了一些量子力学信息,有时仍然可以完全恢复量子引力中的物体信息。作者构建了一个“恢复函数”,显示如果删除部分多余的量子信息,如何恢复量子引力信息。由于在量子引力对象的不同等效描述之间来回转换的能力是该领域最近的许多研究发展的基础,这个新的“通信渠道”可以证明是一个非常有用的工具,可用于未来对这个有趣主题的研究。

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