論文の概要: Probing Quantum States Over Spacetime Through Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.19258v1
• Date: Fri, 25 Jul 2025 13:36:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-28 16:16:48.970088
• Title: Probing Quantum States Over Spacetime Through Interferometry
• Title（参考訳）: 干渉計による時空上の量子状態の探索
• Authors: Seok Hyung Lie, Hyukjoon Kwon,
• Abstract要約: 我々は、空間と時間にわたって一貫して適用される量子状態の概念を確立する。 我々は、常に干渉計を用いて測定を行うことができることを示す。 我々の定式化は、2つの量子力学の間に新しいタイプの時間的相関を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.437382576172235
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Establishing a notion of the quantum state that applies consistently across space and time is a crucial step toward formulating a relativistic quantum theory. We give an operational meaning to multipartite quantum states over arbitrary regions in spacetime through the causally agnostic measurement, the measurement scheme that can be consistently implemented independently of the causal relation between the regions. We prove that such measurements can always be implemented with interferometry, wherein the conventional density operator, the recently developed quantum state over time (QSOT), and the process matrix formalisms smoothly merge. This framework allows for a systematic study of mixed states in the temporal setting, which turn out to be crucial for modeling quantum non-Markovianity. Based on this, we demonstrate that two different ensembles of quantum dynamics can be represented by the same QSOT, indicating that they cannot be distinguished through interferometry. Moreover, our formalism reveals a new type of spatiotemporal correlation between two quantum dynamics that originates from synchronized propagation in time under time-reversal symmetry. We show that quantum systems with such correlation can be utilized as a reference frame to distinguish certain dynamics indistinguishable under time-reversal symmetry.
• Abstract（参考訳）: 空間と時間にわたって一貫して適用される量子状態の概念を確立することは、相対論的量子論を定式化するための重要なステップである。 本研究では,各領域間の因果関係とは無関係に一貫した測定方法である因果無知の測定を通じて,時空の任意の領域にまたがる多部量子状態の操作的意味を与える。 従来の密度演算子では、最近開発された量子状態(QSOT)とプロセス行列の形式がスムーズにマージされる。 この枠組みは、時間的設定における混合状態の体系的な研究を可能にし、量子的非マルコビアン性(英語版)をモデル化するために重要であることが判明した。 これに基づいて、量子力学の2つの異なるアンサンブルが同じQSOTで表現できることを示し、干渉計では区別できないことを示す。 さらに, 時間-逆対称下での時間的同期伝播から生じる2つの量子力学の時空間相関の新たなタイプを明らかにした。 このような相関関係を持つ量子系は、時間反転対称性の下では区別できないある種の力学を区別するために参照フレームとして利用できることを示す。

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