論文の概要: Spacetime Quantum Reference Frames and superpositions of proper times
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.11628v2
- Date: Sat, 17 Jul 2021 13:08:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-13 19:49:16.587820
- Title: Spacetime Quantum Reference Frames and superpositions of proper times
- Title(参考訳): 時空量子参照フレームと適切な時間の重ね合わせ
- Authors: Flaminia Giacomini
- Abstract要約: 本稿では、時空における量子粒子に付随する時空QRFの概念を紹介する。
重力赤方偏移の量子重ね合わせと、QRFにおける特殊相対論的時間拡張の量子重ね合わせを観察する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In general relativity, the description of spacetime relies on idealised rods
and clocks, which identify a reference frame. In any concrete scenario,
reference frames are associated to physical systems, which are ultimately
quantum in nature. A relativistic description of the laws of physics hence
needs to take into account such quantum reference frames (QRFs), through which
spacetime can be given an operational meaning. Here, we introduce the notion of
a spacetime QRF, associated to a quantum particle in spacetime. Such
formulation has the advantage of treating space and time on equal footing, and
of describing the dynamical evolution of a set of quantum systems from the
perspective of another quantum system, where the evolution parameter coincides
with the proper time of the particle taken as the QRF. Crucially, the proper
times in two different QRFs are not related by a standard transformation, but
they might be in a quantum superposition. Concretely, we consider N
relativistic quantum particles in a weak gravitational field and introduce a
timeless formulation in which the global state of the N particles appears
"frozen", but the dynamical evolution is recovered in terms of relational
quantities. The position and momentum Hilbert space of the particles is used to
fix the QRF via a transformation to the local frame of the particle such that
the metric is locally inertial at the origin of the QRF. The internal Hilbert
space corresponds to the clock space, keeping the proper time in the local
frame of the particle. This fully relational construction shows how the
remaining particles evolve from the perspective of the QRF and includes the
Page-Wootters mechanism for non interacting clocks when the external degrees of
freedom are neglected. Finally, we observe a quantum superposition of
gravitational redshifts and a quantum superposition of special-relativistic
time dilations in the QRF.
- Abstract(参考訳): 一般相対性理論では、時空の記述は、基準フレームを識別する理想的な棒と時計に依存する。
具体的なシナリオでは、参照フレームは物理的システムに関連付けられ、これは本質的に量子である。
したがって、物理学の法則の相対論的記述は、時空が操作的意味を与えるような量子参照フレーム(qrfs)を考慮に入れる必要がある。
本稿では、時空における量子粒子に関連する時空QRFの概念を紹介する。
このような定式化は、等足歩行における空間と時間を扱う利点があり、また、進化パラメータがQRFとして取られた粒子の適切な時間と一致する別の量子系の観点から、量子系の集合の動的進化を記述する利点がある。
重要なことに、2つの異なる QRF の固有時間は標準変換とは関係がないが、それらは量子重ね合わせにあるかもしれない。
具体的には、弱い重力場におけるN相対論的量子粒子を考察し、N粒子の大局的な状態が「凍結」に見えるような時間のない定式化を導入する。
粒子の位置と運動量ヒルベルト空間は、計量が QRF の起源で局所慣性であるように粒子の局所的フレームへの変換を通じて QRF を固定するために用いられる。
内部ヒルベルト空間は時計空間に対応し、粒子の局所的なフレームに適切な時間を保持する。
この完全にリレーショナルな構造は、残りの粒子がQRFの観点からどのように進化するかを示し、外部自由度が無視されるときの非相互作用クロックのためのページ・ウーターズ機構を含む。
最後に、重力赤方偏移の量子重ね合わせと、QRFにおける特殊相対論的時間拡張の量子重ね合わせを観察する。
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