京都大學碩士生 Koji Umemoto 和教授 Tadashi Takayanagi 發現了一種用於計算量子比特信息量的新幾何公式,稱為“純化量子糾纏”。預計它將有助於理解超弦理論。

 支配微觀世界的物理定律稱為量子理論,物質微觀結構中包含的信息的基本單位稱為量子比特。超弦理論是一個旨在通過融合引力理論(萬有引力、廣義相對論)和量子理論來構建宇宙統一理論的領域。最近,在該領域,“引力理論中的宇宙可以被視為量子比特的集合”的新觀點得到了支持和積極研究。

 2006 年發現的 Kasa-Takayanagi 公式是這一想法的推動力。這意味著物體A和物體B之間共享的量子比特信息量(A和B之間的相關性)等於該物體對應的宇宙(注)的最小橫截面積。但只有在沒有A、B以外的物體(純態)的情況下,用這個公式才能正確計算出信息量。

 已知可以在區域A和B中創建連接這些區域的隧道,並且A和B的信息反映在該隧道的內部空間(稱為糾纏楔)。在這項研究中,我們發現了一個非常通用的公式,可以應用於除 A 和 B 之外的對象存在的情況(混合狀態)。它指出A和B之間共享的量子比特信息量(純化量子糾纏)等於連接A和B的隧道的最小橫截面積。

 該公式為連接量子比特理論和引力理論提供了新的工具,有望有助於進一步理解超弦理論及其在量子信息論中的應用。

注:稱為反多西特宇宙,意為宇宙學常數為負(暗能量)的宇宙。

論文信息:[自然物理]:通過全息二元性淨化的糾纏

京都大學

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