Relativistic quantum communication between harmonic oscillator detectors
本研究提出基于闵可夫斯基时空中通过标量场作用的双谐振子探测器通信模型，求解玻色高斯信道的经典与量子容量，发现存在优化经典通信的有限参数，而量子可靠通信始终受抑。
2023-06-13 gr-qc quant-ph
Relativistic Quantum Communication
在这个博士论文中，我研究了非惯性观测器的通信能力和它们测量参数化状态的精度。我介绍了相对论性的量子场论与场量子化，以及闵可夫斯基，史瓦西和林德勒空间中模函数的定义和变换。我通过讨论信息的本质，定义熵信息测度，并强调经典信息和量子信息之间的差异来介绍信息论。我回顾了相对论性量子信息领域。利用Rindler近似，研究了一个惯性观测者与一个相对论观测者在Schwarzschild黑洞上的通信能力。我们比较了经典的通信和量子纠缠产生的状态合并协议，为单轨和双轨编码。我们发现，虽然经典通信保持有限的权利，直到视界，量子纠缠一代趋于零。我们调查观察员的能力，以精确地测量一个状态的参数，爱丽丝和罗布之间的通信。该参数被编码为单个激发状态的振幅或NOON状态的相位。对于NOON状态，双轨编码提供了更高的精度，这与其他情况下的结果不同。在NOON状态下，对于特定数量的激励，精度是最大的。在单模近似下计算了Alice-Rob和Alice-AntiRob的二体通信。Rob和AntiRob是因果分离的反加速观察者。我们发现，爱丽丝必须提前选择她想用特定的设置与谁，Rob或AntiRob产生纠缠。她可以和两个人进行传统的交流。
2013-06-20 gr-qc quant-ph
The relativistic quantum channel of communication through field quanta
其中系统Alice发射系统Bob接收的场量子的设置是无线通信的原型，并且已经被广泛研究。在最基本的设置中，Alice和Bob被建模为标量量子的Unruh-DeWitt检测器，他们通信中唯一的噪声是由于量子涨落。对于这个基本设置，我们在这里构建相应的信息论量子信道。我们计算的经典信道容量作为时空分离的函数，我们确认，经典以及量子信道容量严格为零类空分离。我们表明，这个通道可以用来纠缠爱丽丝和鲍勃瞬间。Alice和Bob通过Casimir-Polder效应从真空中提取这种纠缠。
2009-09-07 gr-qc quant-ph
Generalized Relativistic Wave Equations with Intrinsic Maximum Momentum
我们研究了相对论波动方程中最大动量的非微扰效应。在动量表象下，我们得到了一维线性约束势Klein-Gordon方程和Dirac方程以及Dirac振子的精确本征能量和波函数。只有当标量势的强度大于矢量势时，才有可能得到束缚态解。所研究的系统的能谱是有界的，从而在位置和动量算子的不确定性中观察到经典特征。此外，在允许的最大绑定状态数中存在截断。其中一些量子引力特征可能有未来的应用。
2013-11-15 gr-qc hep-th quant-ph
Relativistic Quantum Information in Detectors-Field Interactions
我们回顾了Unruh-DeWitt探测器和相对论量子场论中探测器-场相互作用的其他模型，作为提取量子信息科学中感兴趣的探测器-探测器、场-场和探测器-场关联函数的工具，从纠缠动力学到量子隐形传态。我们特别强调从线性微扰理论得到的结果之间的对比，可以合理提供开关效应得到适当的考虑，和非微扰效应从现有的解析表达式，其中包括量子场的反反应效应的检测器的行为。
2013-04-15 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum teleportation with relativistic communication from first principles
在这项工作中，我们提供了一个真正的相对论量子隐形传态协议，其经典的通信组件利用相对论因果传播的量子场。因此，量子隐形传态是完全相对论性的。我们的方案基于Unruh-DeWitt量子比特检测器模型，其中被传送的量子态与实际量子比特相关联，而不是Alsing和Milburn [PRL 91，180404（2003）]所考虑的场模式。我们表明，现有的工作（相对论）量子信息，包括良好的一次性和渐近信道容量的定义，以及代数制定的量子场论，已经为我们提供了所有必要的成分，从根本上构建相对论隐形传态协议相对简单的方式。
2022-09-30 gr-qc hep-th quant-ph
Relativistic quantum communication with bosonic and fermionic interferometers
导出了标量场、有质量自旋1矢量场、电磁场和旋量场的湮灭算符的相对论变换律。这里开发的技术涉及基于基本量子场论的直接数学技术，并且适用于任意坐标变换中的纠缠研究。特别是，它预测了非惯性运动的粒子产生。此外，我们提出了一个统一的描述相对论变换和多粒子干涉与玻色子和费米子，其中包括线性光学量子计算。
2005-05-20 gr-qc hep-th quant-ph
Eavesdropping of quantum communication from a non-inertial frame
我们引入了一个相对论版本的量子加密协议，考虑到两个惯性观察者希望安全地传输编码在自由标量量子场态形成闵可夫斯基粒子的量子信息。在非相对论的设置中，一定数量的共享经典资源是完美加密状态所必需的。我们表明，在一个均匀加速的窃听者的情况下，通信双方需要共享（渐近无限加速的限制）只有一半的经典资源。
2007-01-24 gr-qc quant-ph
Frequency shifts due to relativistic effects and retardation in continuous variable quantum key distribution
本文系统分解星基量子通信中的频率偏移来源，发现迟滞效应与相对论贡献同量级，并通过连续变量量子密钥分发密钥率分析证明这些修正会显著影响通信性能，需纳入考虑。
2025-09-19 gr-qc quant-ph
Transmitting qubits through relativistic fields
无线通信从多个方向上的信号的同时发射获得其功率。然而，在量子通信的背景下，这种现象必须与不可克隆原则仔细调和。在此背景下，我们研究了如何通过相对论场实现量子信息的无线通信。为此，我们扩展了现有的框架，以允许非微扰描述，例如，量子态转移。我们考虑，特别是，1+1时空维度的情况下，它已经允许一些有趣的情况下，指向，例如，类似于量子秘密共享的任务的新方法。
2018-10-31 gr-qc hep-th quant-ph
Relativistic Quantum Communication: Energy cost and channel capacities
我们考虑在渐近平坦时空（可能包含黑洞）中两个任意观察者之间经典和量子信息的通信，并研究这种信息传输的能量代价。利用定域二能级量子系统，发送者和接收者可以利用一个量子标量场作为通信信道。正如我们在以前的论文中已经表明的那样，这样的通道具有非零的经典容量以及纠缠辅助的经典和量子容量。在这里，我们将表明，在通信过程中，系统能量的期望值的变化可以分为：（i）由于时空变化而产生的粒子的贡献，（ii）与打开/关闭每个量子比特所需的能量相关的贡献，以及{ \bf（iii）}来自通信过程本身的项。对于这里考虑的量子信道，我们表明，通信所需的额外的能量成本消失。因此，如果已经为某个特定任务创建了量子位系统（例如，量子计算）也可以在其部件之间可靠地传送信息而无需额外的能量成本。最后，我们通过在闵可夫斯基时空中的两种典型情况下说明信道容量和能量贡献的形式来结束本文：（1）发送器和接收器在惯性运动中，（2）发送器在惯性运动中，而接收器是均匀加速的。
2021-09-28 gr-qc hep-th quant-ph
The century of the incomplete revolution: searching for general relativistic quantum field theory
在基础物理学中，这是量子力学和广义相对论的世纪。这也是一个长期寻求一个概念框架的世纪，这个框架能够包含这两个“概念革命的第一部分”所揭示的世界的惊人特征。我讨论的数学和一些具体的发展对这样一个框架的建设的一般要求。（简单的）一般相对论性量子场论的协变结构的例子已经在拓扑量子场论、非微扰零维弦论及其高维推广以及自旋泡沫模型中得到。圈量子引力给出了广义相对论量子场论的一个正则构造。值得注意的是，所有这些不同的方法都被证明是相关的，这表明了广义相对论量子物理学的一个有趣的总体图景。
1999-10-17 gr-qc hep-th
Quantum Signaling in Relativistic Motion and Across Acceleration Horizons
两个粒子探测器之间的量子信道为研究利用相对论量子场进行无线量子通信提供了原型框架。在这篇文章中，我们计算了经典的信道容量两个Unruh-DeWitt检测器之间的耦合所产生的微扰制度。为此，我们确定的检测器状态，实现最大的信号强度。我们使用这些结果来研究相对论效应对探测器之间的信号在惯性和均匀加速运动通过闵可夫斯基时空中的无质量场通信的影响。
2020-04-17 gr-qc quant-ph
Relativistic Quantum Information: developments in Quantum Information in general relativistic scenarios
最近，人们对理解黑洞时空中的纠缠和量子通信以及使用量子信息技术来解决引力问题的兴趣越来越大。相对论纠缠的研究表明，出现了概念上重要的质的差异，以非相对论的治疗。例如，纠缠被发现是一种依赖于时间的性质，从加速观察者在平坦时空中移动的角度来看，它会发生变化。相对论量子信息理论使用来自量子信息和量子光学的众所周知的工具来研究引力引起的量子效应以了解关于时空的信息。我们可以利用我们对量子关联和引力相互作用产生的效应的了解，为最终旨在找到由于量子引力效应而引起的修正的实验方案奠定基础，这种效应太温和而无法直接观察到。这篇博士论文总结了我在博士学位期间对这个主题进行的大部分研究。
2011-06-01 gr-qc quant-ph
New quantum aspects of a vacuum-dominated universe
在我们提出的一个新模型中，非微扰真空对自由量子化的大质量标量场的有效作用的贡献导致了一个宇宙学解，其中标量曲率在一个时间$t_j$（当红移$z \sim 1$）之后变得恒定，这取决于标量场的质量及其曲率耦合。这个空间平坦的解决方案意味着在目前的时间加速宇宙，并给出了一个很好的单参数拟合高红移Ia型超新星（SNe-Ia）的数据，和目前的年龄和宇宙的能量密度。在这里，我们表明，虚部的非微扰曲率项，导致宇宙加速，意味着粒子的生产率，同意与其他方法的预测，并将其扩展到非零质量场。粒子的产生率在跃迁后非常小，预计不会改变宇宙学解决方案的性质。我们还证明了我们模型的状态方程在$t_j$处经历了从一个由非相对论性无压物质（没有宇宙学常数）主导的状态方程到一个有效的混合辐射和宇宙学常数的状态方程的转变，并导出了真空的状态方程.最后，我们解释了为什么这种超低质量粒子的非微扰真空效应不会显着改变标准的早期宇宙宇宙学。
2000-03-28 gr-qc
Secure communication in the twin paradox
两个用户之间的信道容量受到相对论效应的影响。在接收端存在固定噪声的情况下，“慢老化”和“快老化”观测器之间出现了不对称性，可以用来进行私密通信传输。我们讨论了一些模型的用户在重力井和孪生悖论的情况下。
2011-04-07 gr-qc physics.class-ph quant-ph
General Relativistic Simulations of Slowly and Differentially Rotating Magnetized Neutron Stars
我们提出了长期（~10^4 M）的轴对称模拟的差异旋转，磁化中子星在慢旋转，弱磁场限制使用微扰度规演化技术。虽然这种方法产生的结果相比，通过非微扰（BSSN）进化技术，微扰度量求解器进行的模拟需要约1/4的计算资源，在给定的分辨率。这种计算效率使我们能够以非常高的分辨率观察和分析磁制动和磁旋转不稳定性（MRI）的影响。我们的模拟结果表明：（1）只有当最快增长模式的波长被超过10个网格点分辨时，才能观察到MRI;（2）随着分辨率的提高，MRI增长率收敛，但由于MRI的小尺度湍流性质，最大增长幅度增加，但即使在最高分辨率下也不表现出收敛;（3）与分辨率无关，当能量被缠绕的磁场从差动旋转中消耗掉时，磁制动驱动恒星朝向均匀旋转。
2006-09-22 astro-ph gr-qc
Relativistic causality and clockless circuits
时间在计算系统的性能中起着至关重要的作用。逻辑设备及其物理实现的准确建模需要时间和依赖于此概念的所有属性的适当表示。需要一个适当的模型，特别是急性在无时钟延迟不敏感（DI）电路的设计，导致一个重新考虑的经典描述的时间和逻辑运算所满足的顺序和因果关系。这个问题符合爱因斯坦在创立相对论时对经典时空的批评，并由相对论的时间和因果关系概念回答。将这种方法应用于无时钟电路，并考虑跟踪形式主义，我们重写Udding的规则，其特征在于DI组件之间的通信。我们展示了它们与相对论因果关系的内在联系。为了这个目的，我们引入相对论的痕迹，称为R-痕迹，它提供了一个相关的描述DI组件的通信和组合物的概括。
2011-12-21 cs.DC gr-qc
Towards Communication in a Curved Spacetime Geometry
目前量子通信的竞赛--努力建立一个全球量子网络--必须考虑特殊和广义相对论效应。广泛研究的广义相对论效应包括夏皮罗时间延迟，引力透镜，和框架拖曳，所有这些都是由于质量分布如何改变测地线。在这里，我们报告时空几何的曲率如何影响信息载体沿任意测地线的传播。得到了用黎曼曲率表示的载波波函数畸变的显式表达式。此外，我们调查这种扭曲的反德西特和史瓦西几何。例如，时空曲率导致地球和国际空间站之间在单色激光束上通信的0.10弧度相移，四极像散可以导致穿过太阳系的结构模式之间12.2%的串扰。我们的发现表明，这种引力扭曲是显著的，它需要在发送者或接收者处进行预校正或后校正以检索信息。
2021-08-01 gr-qc hep-th physics.optics
Energy dissipation in wave propagation in general relativistic plasma
本文根据作者最近的一次通讯，研究了广义相对论中暴胀背景下磁流体动力学波的能量耗散问题。据发现，扩大的背景介绍了一种拖曳力的传播波，使不同的牛顿的情况下，能量得到耗散，因为它的进展。然而，这种没有特殊相对论性类似物的能量损失在本质上不像弹性波那样是机械的。它还发现，能量损失是模型依赖的，也取决于维数。
2009-11-03 gr-qc
