論文の概要: Quantum Electrodynamics from Quantum Cellular Automata, and the Tension Between Symmetry, Locality and Positive Energy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05998v1
- Date: Sat, 08 Mar 2025 00:46:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-11 15:45:16.540632
- Title: Quantum Electrodynamics from Quantum Cellular Automata, and the Tension Between Symmetry, Locality and Positive Energy
- Title（参考訳）: 量子セルオートマタからの量子電磁力学と対称性,局所性および正のエネルギーの緊張
- Authors: Todd A. Brun, Leonard Mlodinow,
- Abstract要約: 自由QEDはフェルミおよびボース格子量子セルオートマトン理論の連続空間時限界と等価であることを示す。
量子セルオートマトン(英語版)の共通対称性と時間反転対称性が負エネルギー解の存在をいかに要求するかを簡潔に検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We show that free QED is equivalent to the continuous-space-and-time limit of Fermi and Bose lattice quantum cellular automata theories derived from quantum random walks satisfying simple symmetry and unitarity conditions. In doing so we define the Fermi and Bose theories in a unified manner using the usual fermion internal space but a boson internal space that is six-dimensional. We show that the reduction to a two-dimensional boson internal space (two helicity states arising from spin-1 plus the photon transversality condition) comes from restricting the quantum cellular automaton theory to positive energies. We briefly examine common symmetries of quantum cellular automata, and how time-reversal symmetry demands the existence of negative-energy solutions. These solutions produce a tension in coupling the Fermi and Bose theories, in which the strong locality of quantum cellular automata seems to require a nonzero amplitude to produce negative-energy states, leading to an unphysical cascade of negative-energy particles. However, we show in a 1D model that by extending interactions over a larger (but finite) range it is possible to exponentially suppress the production of negative-energy particles to the point where they can be neglected.
- Abstract（参考訳）: 自由QEDは、簡単な対称性とユニタリティ条件を満たす量子ランダムウォークから導かれるフェルミおよびボース格子量子セルオートマトン理論の連続空間時限界と等価であることを示す。
そうすることで、フェルミとボースの理論を通常のフェルミオン内部空間ではなく6次元のボソン内部空間を用いて統一的に定義する。
2次元ボソン内部空間(スピン-1と光子超越条件から生じる2つのヘリシティ状態)への還元は、量子セルオートマトン理論を正のエネルギーに制限することに由来する。
量子セルオートマトン(英語版)の共通対称性と時間反転対称性が負エネルギー解の存在をいかに要求するかを簡潔に検討する。
これらの解はフェルミとボース理論の結合において緊張を生じさせ、量子セルオートマトンの強い局所性は負のエネルギー状態を生成するために非ゼロ振幅を必要とするように思われ、負のエネルギー粒子の非物理的カスケードをもたらす。
しかし、1Dモデルでは、より大きな(しかし有限な)範囲での相互作用を延長することにより、負エネルギー粒子の生成を指数関数的に抑制できることを示す。
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