视界上的量子比特：黑洞附近的退相干与热化

我们考察了悬停在 Schwarzschild 黑洞事件视界附近并与自由量子标量场相互作用的量子比特（或 Unruh-De Witt 探测器）的晚期演化。计算是在无量纲量子比特/场耦合 $g$ 下微扰地进行的，但我们没有计算由场相互作用引起的量子比特激发率（如通常所做的那样），而是使用 Open EFT 技术计算了关于 $g^2 t/r_s$ 任意阶的晚期演化（同时忽略 $g^4 t/r_s$ 阶效应），其中 $r_s = 2GM$ 是 Schwarzschild 半径。我们表明，对于足够接近视界的量子比特，晚期演化呈现出简单的普适形式，该形式仅依赖于近视界几何，前提是量子场被制备在 Hadamard 型态（如 Hartle-Hawking 或 Unruh 真空）中。当远处观察者观察探测器时测得的两个量子比特态之间的红移能量差 $\omega_\infty$ 满足 $\omega_\infty r_s \ll 1$ 时，这种普适演化变为马尔可夫过程，并描述了向 Hawking 辐射平衡的指数趋近，其中量子比特密度矩阵的非对角和对角分量以不同的特征时间弛豫到平衡，两者均在 $r_s/g^2$ 量级。