論文の概要: Packaged Quantum States in Field Theory: No Partial Factorization, Multi-Particle Packaging, and Hybrid Gauge-Invariant Entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.00766v1
- Date: Sun, 02 Feb 2025 12:05:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 15:21:54.155185
- Title: Packaged Quantum States in Field Theory: No Partial Factorization, Multi-Particle Packaging, and Hybrid Gauge-Invariant Entanglement
- Title（参考訳）: フィールド理論におけるパッケージ量子状態:部分因子化、多粒子包装、ハイブリッドゲージ不変絡み
- Authors: Rongchao Ma,
- Abstract要約: 局所ゲージ不変性と超選択規則は、量子場励起に対するパッケージングの原理を強制する。
単一粒子レベルでは、この包装原理はIQNの部分分解を禁ずる。
スーパーセレクションは、ネットゲージ電荷を1セクターに制限し、クロスセクターベル型スーパーポジションを排除している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We show that local gauge invariance and superselection rules enforce a ``packaging'' principle for quantum field excitations: \textbf{internal quantum numbers (IQNs)} such as charge, color, or flavor are locked into \textbf{irreducible representation (irrep)} blocks. At the single-particle level, this packaging principle forbids the partial factorization of IQNs (e.g.\ ``half an electron charge'' or ``just the color quantum number of a quark''). Extending to multi-particle states, superselection restricts the net gauge charge to a single sector, eliminating cross-sector Bell-type superpositions while permitting packaged entangled states within one superselection sector. We provide rigorous theorems clarifying (i)~why no partial factorization of IQNs is possible, (ii)~how multi-particle superpositions remain gauge-invariant within a single net-charge sector, and (iii)~how external \textbf{degrees of freedom (DOFs)} (spin, momentum) can be hybridized with these internal charges to form gauge-invariant entanglement. We also discuss how measurements of spin or momentum in such hybrid states lead to collapse of the internal entanglement. The interplay of gauge constraints and superselection thus gives quantum field states a nontrivial information-theoretic structure: \textit{internal charges must be packaged with each particle's creation operator, yet multi-particle states may form entangled superpositions so long as the net charge remains consistent}.
- Abstract（参考訳）: 局所ゲージの不変性や超選択規則は、場の励起に対して 'packaging'' の原理を強制することを示す: 電荷、色、フレーバーなどの量子数 (IQNs) は \textbf{irreducible representation (irrep) ブロックにロックされる。
単一粒子レベルでは、この包装原理はIQNの部分分解を禁ずる(e g \ ``half an electron charge'' または ` `just the color quantum number of a quark'')。
多粒子状態に拡張して、スーパーセレクションはネットゲージ電荷を単一セクタに制限し、クロスセクタのベル型スーパーポジションを排除し、一方のスーパーセレクションセクタ内でパッケージ化された絡み合った状態が許される。
我々は厳密な定理を明記する
(i)~なぜIQNsの部分分解ができないのか。
(ii)~単一純電荷セクター内での多粒子重ね合わせのゲージ不変性
(iii)~外部 textbf{degrees of freedom (DOFs) (スピン、運動量) をこれらの内部電荷とハイブリダイズしてゲージ不変な絡み合いを形成することができる。
また、そのようなハイブリッド状態におけるスピンや運動量の測定が内部の絡み合いの崩壊を引き起こすかについても論じる。
ゲージ制約とスーパーセレクションの相互作用により、量子場状態は非自明な情報理論構造を与える: \textit{internal charge は各粒子の生成演算子にパッケージ化されなければならないが、ネット電荷が一定である限り、多粒子状態は絡み合った重ね合わせを形成することができる。
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