可逆计算的结构决定了量子理论的自对偶性

物理理论中对测量结果的预测通常结合两个不同的概念来计算：描述物理系统的态，以及描述所进行测量的可观测量。然而，在量子理论中，这两个概念在某种意义上是一致的：结果概率由两个态矢量之间的重叠给出——量子理论是自对偶的。在本文中，我们证明这种自对偶性概念可以从动力学的角度来理解。我们证明自对偶性源自一个称为比特对称性的计算原语：每一个逻辑比特都可以通过可逆变换映射到任何其他逻辑比特。具体来说，我们考虑比量子理论更一般的概率理论，并证明每一个比特对称的理论都必然是自对偶的。我们还证明，比特对称性对允许的双体态集合施加了比无信号原理单独作用更强的限制，这表明可逆时间演化可能是非局域性受限的一个原因。