宏观量子物理中的反事实:不可逆性、测量与定域性

量子理论能否应用于所有尺度?尽管有许多支持量子理论普适性的论点,这个问题仍备受争议。目前尚不清楚宏观不可逆性的存在能在多大程度上从时间反演对称的量子动力学中推导出来或与之相容。此外,对量子测量的推理似乎会产生令人惊讶甚至悖论性的结果。在某些语境下,量子测量的经典结果被认为违反了定域性基本原理,特别是在考虑纠缠与 Bell 非定域性时。因此,测量、不可逆性和定域性似乎都对量子理论的普适性构成了挑战。在本论文中,我们利用反事实——关于变换的可能性与不可能性的陈述——来处理这些问题。运用构造子理论与量子信息理论的原理,我们发现了量子热力学中与不可逆性、信息擦除和相干性相关的新特征。我们还开发了工具,以在将量子理论普遍应用于测量设备的设定下,量化量子算符非对易性的全部影响。这揭示了表征存储在纠缠与量子分支结构中的量子信息的新方法。我们的结果增强了普适量子理论一致地描述微观与宏观观察者及热力学系统的能力。