量子力学与引力界面中的不定序

研究者长期以来致力于理解量子理论与广义相对论的特性如何结合以解释二者界面处的物理 regime。此项任务困难的原因之一在于两种理论处理时间与因果性的方式截然不同。例如，相对论中的因果结构由时空中质量的分布决定，而在量子形式体系中，因果结构被假定为预先固定且给定。在本硕士论文中，我们讨论不定序的概念，它最初出现在量子理论的一种抽象推广中[...]，其中原则上移除了对全局因果结构的要求，从而允许协议中的操作顺序未必良定义的情形。不定序的一个典型例子是量子开关过程，它实现了对目标系统上两个操作顺序的量子叠加。量子开关概率已在原则上完全由量子力学描述的光学实验装置中复现。由于这些实验与时空因果结构相容，这引发了关于依具体语境从这些结果所能得出结论的不确定性。在此，我们回到最初的动机，并展示涉及低能引力的情形如何导致不定序。这包括在量子引力情形中以及经典 Schwarzschild 度规中构造量子开关。该开关从而提供了讨论不同类型装置的共同基础。后者在经典度规中构造量子开关的提议是一项原创工作，除作为不定序的示例外，还提出在地球引力中实现该协议，以作为弯曲时空中量子力学的检验，这一 regime 尚未被实验探索。