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来自量子时空噪声的退相干:一个开放系统框架及其在中微子振荡中的应用

高能物理 - 理论 2026-05-12 v3 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 量子物理

摘要

我们提出了一个通用的开放量子系统框架,用于对由时空的随机普朗克尺度涨落引起的退相干进行建模,并以 kappa-Minkowski 非对易几何作为代表性的量子引力场景。将形变参数视为高斯白噪声,我们推导出适用于任意量子系统的 Lindblad 型主方程,并获得了退相干率的独特逆能量标度,即 Gamma 正比于 E^{-4}。作为说明性示例,我们分析了一个以中微子味振荡为背景的三能级系统,并推导了具有时空诱导阻尼的存活概率和跃迁概率的闭式表达式。E^{-4} 标度与量子引力唯象学中常被引用的正幂律形成鲜明对比,预测高能中微子的退相干可忽略不计(与 IceCube 观测一致),同时意味着最强效应出现在极低能区。在此背景下,宇宙中微子背景特有的亚 eV 尺度能量为展示对量子时空涨落增强的敏感性提供了天然的红外基准。我们的结果建立了一个统一的形式体系,连接了量子信息方法、开放系统动力学和量子时空唯象学,从而为在未来低能中微子研究中探索普朗克尺度物理的潜在特征提供了一个框架。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.13061,
  title  = {Decoherence from quantum spacetime noise: An open-systems framework with application to neutrino oscillations},
  author = {Partha Nandi and Tiasha Bhattacharyya and A. S. Majumdar and Graeme Pleasance and Francesco Petruccione},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.13061},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages, 4 figures. To appear in Physical Review Research