如何最小化黑洞导致的退相干

我们考虑一位实验者 Alice，她在黑洞外部（或更一般地，在 Killing 视界存在的情况下）创造了一个带电或大质量物体的量子叠加态。先前的研究表明，如果该叠加态保持开放足够长的时间，向黑洞发射软光子/引力子将导致叠加态各分量发生退相干。然而，在该过程中的任意有限时刻 $t_c$，已不可逆地发生了多少退相干并不显然。等价地，黑洞内的观察者在 $t_c$ 之前能提取多少关于 Alice 叠加态的信息也不显然。在本文中，我们求解了 Alice 在 $t > t_c$ 时应遵循的最优实验方案，以最小化其叠加态各分量的退相干。更精确地说，给定在对应于 Alice 实验室中 $t = t_c$ 时刻的截面 $\mathcal C$ 之前穿过视界的纠缠辐射，我们确定了该辐射在 $\mathcal C$ 之后的“最优纯化”，使得穿过视界的辐射的全局量子态与 Hartle-Hawking 或 Unruh 真空具有最大重叠（量子保真度）。由于量子场论真空态复杂的低频纠缠结构，我们发现这一最优纯化是非平凡的。特别是，即使 Alice 已经通过将各分量重新聚拢而“关闭”了她的叠加态，我们发现她仍可以通过重新打开它并进行进一步操作，在一定程度上减少其叠加态各分量的净退相干。