时间的不同实例作为不同量子模式:连续变量跨时空量子态

时空是物理学中最基本也最神秘的概念之一。在量子力学中,通常将时间理解为演化实例的标记,并定义遍及全部空间但在某一时刻的态;而在广义相对论中,时空被视为围绕质量弯曲的组合体。此处我们提出量子理论中空间与时间的统一处理,构建跨时空的量子态而非仅建于空间切片上。我们不再区分对同一系统不同时间的测量与同一时间不同系统的测量,并基于这些测量统计构造时空态。作为迈向非相对论量子场论的第一步,我们考虑如何在连续变量多模情形下实现此目标。我们基于四种不同测量过程:正交分量、位移宇称算符、位置测量与弱测量,提出连续变量时空态的六种可能定义。其基本思想是将时间的不同实例视为不同量子模式。这些定义受不确定因果结构下的伪密度矩阵表述与路径积分形式体系启发。我们表明这些定义具有理想性质,并指出了空间与时间关联的异同。文中给出一种层析实验方案,赋予时空态操作性意义。