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量子力学基础的相对性原理

量子物理 2021-12-24 v3

摘要

量子信息理论家已创建量子力学(QM)的公理化重构,这些重构非常成功地从信息论原理的角度精确辨识了量子概率论与经典及更一般概率论的区别。在此,我们展示此类重构基础之一的原理“信息不变性与连续性”如何映射到“无优先参考系”(NPRF,亦称“相对性原理”),正如其关乎 Stern-Gerlach(SG)自旋测量中普朗克常数 h 的不变测量。这与相对性原理关乎狭义相对论(SR)基础中光速 c 的不变测量完全类比。本质上,量子信息理论家将爱因斯坦对 NPRF 的使用从 c 测量的 boost 不变性扩展至包含通过信息不变性与连续性原理的互补自旋测量不同参考系间 h 测量的 SO(3) 不变性。因此,造成 Tsirelson 界并排除无信号“超量子”Popescu-Rohrlich 联合概率的 Bell 态之“神秘性”被理解为源于互补量子比特测量不同参考系间依信息不变性与连续性的守恒,其映射到时空依 NPRF 的守恒。若错误地将于相对性原理与 SR 经典理论等同,则可能看似不可能相对性原理居于非相对论 QM 基础。事实上,NPRF 本身并非固有地经典或量子。因而,QM 的公理化重构已成功产生 QM 的原理性说明,其揭示的自然之本质不亚于 SR 的公理。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.06942,
  title  = {The Relativity Principle at the Foundation of Quantum Mechanics},
  author = {W. M. Stuckey and Timothy McDevitt and Michael Silberstein},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.06942},
  year   = {2021}
}

备注

This version adds a section on Popescu-Rohrlich joint probabilities to the version accepted for publication in Entropy. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2106.12043