精确有效理论中的虫洞与因子化

我们研究了通过对完整理论的某些自由度扇区进行精确路径积分而获得的有效理论的一般框架。以这种方式构造的理论包含将任意距离的场耦合在一起的多重积分，在某些情况下甚至耦合在空间的道路不连通分支上。这些不仅仅是纠缠，而且是真正的非局域相互作用，我们将其称为量子虫洞。证明了此类有效理论的路径积分所制备的任何态都是完整理论在积掉扇区上的态的偏迹。由于 bra-ket 虫洞，所得的约化密度算符通常是混合的。我们识别出了完整理论的纯态系综的一个无限族，它们给出相同的有效态。这使得人们能够等效地将任何有效态解释为由理论系综制备。在计算熵量时，bra-ket 虫洞产生了副本虫洞。这导致有效理论的副本路径积分即使在底层流形因子化时也不因子化，正如混合所预期的那样。相比之下，通过导数展开获得的有效理论没有量子虫洞并制备纯态。有效理论代数中存在可以区分混合态和纯态的算符，这意味着对于足够复杂的可观测量，非精确有效理论会失效。该框架统一并提供了对量子引力中观察到的许多现象的新见解，包括虫洞与幺正性之间的相互作用、体有效理论的失效、因子化谜题、态系综、理论系综、量子纠错和婴儿宇宙。我们还考虑了引力关于红外/紫外混合和 Kaluza-Klein 约化的特征方面，得出了一些有趣的教训。