Interpretación física del enredo en vacío QFT

El estado fundamental de una QFT relativista tiene una correlación distinta de cero entre operadores de campo en puntos espacialmente separados. Una forma de interpretar esto es a través del entrelazamiento entre diferentes regiones del espacio-tiempo.

En la Mecánica Cuántica, el entrelazamiento es, por ejemplo, entre dos qubits, que es la representación matemática de, por ejemplo, el entrelazamiento entre espines de dos electrones.

¿Cuál es la interpretación física del entrelazamiento en el vacío de QFT relativista? Entiendo que el enredo es entre regiones del espacio-tiempo, pero ¿cuáles son los estados de las dos regiones que están enredadas?

Actualización: me gustaría hacer estas preguntas un poco más precisas utilizando la descomposición de Rindler del espacio de Minkowski. El espacio de Minkowski se puede descomponer en cuñas de Rindler izquierda y derecha. La función de onda del estado de vacío se puede escribir como (la derivación se puede ver, por ejemplo, en las notas de clase de Daniel Harlow , sección 3.3)

| Ω ⟩ = 1 Z ∑ i mi − π ω i | i ∗ ⟩ L | i ⟩ R

dónde | i ∗ ⟩ L y | i ⟩ R son mi i gramo mi norte s t a t mi s ∗ de la restricción del operador de impulso de Lorentz a la cuña derecha ( k r ). En esto es evidente el enredo entre dos piezas del espacio de Minkowski. Pero, ¿existe una interpretación operativa para este enredo? ¿Cuál sería un procedimiento de medición que destruiría este enredo?

*De hecho, | i ∗ ⟩ L no es un estado propio de k r . | i ∗ ⟩ L = Φ | i ⟩ L dónde | i ⟩ L es un estado de k r y Φ es un operador antiunitario que existe en todas las teorías cuánticas de campos y suele llamarse CPT. (los detalles se pueden encontrar en la referencia dada arriba)

Respuestas (1)

El vacío de una teoría cuántica de campos (QFT) es el estado fundamental de la QFT. Entonces, el "enredo en el vacío" significa el enredo en el estado fundamental de la QFT. Hay un dicho famoso: el vacío no está vacío, está lleno de campos cuánticos de fluctuación. El estado fundamental de un QFT es una superposición mecánica cuántica de muchas configuraciones de campo diferentes en todo el espacio. Entonces, es posible hablar sobre cómo la fluctuación del campo cuántico en un lugar está correlacionada/entrelazada con la fluctuación en otro lugar. Desde el punto de vista moderno, las cosas están hechas de información cuántica. El QFT es una descripción efectiva del movimiento colectivo de los qubits subyacentes, y el estado de vacío es el estado fundamental de estos qubits, por lo que tiene mucho sentido hablar sobre el entrelazamiento cuántico en el estado de vacío.

Gracias por tomarte el tiempo para responder. Aunque he oído hablar de la idea de que el vacío se llena de partículas, ¿podría darme un argumento matemático para lo mismo? En una teoría de campo libre, el número de partículas se conserva y el operador numérico que actúa sobre el estado fundamental da cero. Pero, incluso en las teorías de campo libre, existe un enredo entre diferentes regiones del espacio-tiempo. ¿A qué se puede atribuir este enredo?
Además, ¿la idea de que QFT sea una descripción efectiva del movimiento colectivo de los qubits subyacentes es una idea matemáticamente derivada con rigor? Si es así, ¿qué representan físicamente estos qubits?
El entrelazamiento se atribuye al campo cuántico fluctuante. Incluso si el número de partículas es cero, el campo cuántico todavía tiene una fluctuación distinta de cero. Considere el estado fundamental de un oscilador armónico simple, si actúa el operador numérico a † a al estado fundamental, el número es cero, no hay partículas, pero la función de onda del estado fundamental Exp ⁡ ( − X 2 ) no es trivial, la posición (así como el impulso) del oscilador aún fluctúa. Esta es la fluctuación del vacío, y de ahí proviene el enredo del vacío.
Estos qubits son los grados de libertad fundamentales subyacentes que componen todo (incluido el espacio-tiempo, la materia y las fuerzas). Esta es la idea de "It from Qubit", hay toda una escuela de verano sobre los diversos aspectos de esta idea ( perimeterinstitute.ca/conferences/it-qubit-summer-school )
¿Qué significa que los campos cuánticos estén entrelazados? Revisé más literatura sobre esto y edité la pregunta, lo que creo que la ha hecho un poco más precisa. Le pido que proporcione una respuesta en el contexto del estado enredado dado explícitamente en la pregunta.
"Desde el punto de vista moderno, las cosas están hechas de información cuántica". No estoy seguro de que todos (o incluso la mayoría de los expertos) estén de acuerdo con esta afirmación.
@StéphaneRollandin Sí, pienso lo mismo. Este de Qubit Collaboration trata sobre el uso de herramientas en la teoría de la información cuántica para explorar las relaciones entre la gravedad y la teoría del campo cuántico, principalmente utilizando AdS/CFT y la entropía de entrelazamiento holográfico. Pero estamos lejos de concluir que todo lo que está en el nivel más básico son qubits.
Lo mejor que se ha podido hacer hasta ahora es demostrar que la primera ley de la entropía de entrelazamiento implica que el espacio anti desiter obedece a las ecuaciones de einstein linealizadas.
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