Does Quantum Mechanics Clash with the Equivalence Principle - and Does it Matter?
为了发展量子引力理论,许多物理学家最近都在寻找对广义相对论等效原理的量子挑战。然而,正如科学历史学家和哲学家所熟知的那样,等效原则并不那么明确。当澄清时,我们认为等效原理的量子测试不会产生太多结果。问题是,冲突/非冲突要么已经很明显,要么保证不存在。尽管如此,这项工作确实有助于告诉我们,一个理论是几何的意味着什么。
2010-08-31 gr-qc quant-ph
On the Equivalence Principle of Quantum Mechanics
理论物理学中最近的一个概念是,并非所有的量子理论都是从量子化经典系统中产生的,这一概念是由弦对偶性和M理论激发的。此外,一个给定的量子模型可能拥有不止一个经典极限。鉴于这些发展,我们分析了量子力学必须满足的一些一般性质,如果它不被公式化为一个给定的经典力学的量子化。相反,我们对量子力学的研究方法是建立在一个在精神上接近广义相对论的等效原理的陈述之上的,因此与法拉吉-马托内所表述的量子力学的等效原理有着很强的相似性。
2001-05-03 hep-th math-ph math.MP
Quantum Mechanics in Noninertial Reference Frames: Violations of the Nonrelativistic Equivalence Principle
在以前的工作中,我们发展了一个非惯性参考系中的量子力学公式。这个公式是建立在一类酉上循环表示的基础上的,我们称之为伽利略线群,伽利略群的推广,包括非惯性参考系之间的变换。这些表示表明,在量子力学中,正如在经典力学中的情况一样,向加速参考系的变换引起虚拟力。这些先前构建的表示的一个特殊特征是它们都遵守非相对论等效原理,其中与线性加速度相关的虚拟力可以等效地由引力描述。在本文中,我们展示了一大类的伽利略线群的上循环表示,违反了等效原理。然而,这些上循环表示的经典力学类似物都遵守等效原理。
2013-03-24 math-ph math.MP quant-ph
A Simple Test of the Equivalence Principle(s) for Quantum Superpositions
我们提出了一个简单的实验测试Zych和Brukner [arXiv:1502.00971]介绍的量子等效原理,它将爱因斯坦等效原理推广到内能态的叠加。我们考虑了在引力和外加磁场共同作用下的简谐囚禁自旋$\frac12$原子,并证明了当外加磁场突然关闭时,各种违反等效原理的行为将表现为禁戒跃迁.进行这样的实验将限制各种唯象的违反参数。我们进一步证明了经典的弱等效原理可以通过突然将仪器置于自由降落中来检验,有效地“关闭”重力。
2015-11-10 gr-qc quant-ph
Relativity and Equivalence in Hilbert Space: A Principle-Theory Approach to the Aharonov-Bohm Effect
本文阐述了广义相对性原理和等价原理的广义版本,可以应用于一般的抽象空间。结果表明,当这些原理应用于量子粒子的希尔伯特空间时,得到了量子粒子与电磁场的耦合规律。建议根据这些原理来理解Aharonov-Bohm效应,并讨论了一些相关的基础争论的含义。
2020-01-13 physics.hist-ph quant-ph
Is Bohm's interpretation of quantum mechanics consistent?
一般来说,量子力学的传统解释与玻姆解释的假定等价性只在坐标表象中得到证明。然而,它表明,在动量表象中,这种等价性是无效的。
2014-04-25 physics.gen-ph quant-ph
Einstein's Equivalence Principle in Nonrelativistic Quantum Mechanics
本文在非相对论量子力学中精确表述爱因斯坦等效原理,证明自由落体与惯性观测者等价,推导引力红移,并应用于受限系统揭示量子隧穿,确认等效原理在量子领域的有效性。
2025-02-25 gr-qc quant-ph
Equivalence of Statistical Mechanical Ensembles for Non-Critical Quantum Systems
我们考虑的问题,是否正则和微正则系综是局部等价的短程量子哈密顿量的$N$自旋排列在$d$维晶格。对于任何温度下的系统有一个有限的相关长度,我们证明了正则和微正则状态是近似相等的区域包含多达$O(N^{1/(d+1)})$自旋。证明依赖于量子晶格系统的Berry-Esseen定理的变体和量子信息理论的思想。
2015-02-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Equivalence Principle in Classical and Quantum Gravity
我们给出了在经典和量子物理学中的各种风格的等效原理的一般概述,特别强调了所谓的弱等效原理,并对比了它在力学和场论中的有效性。我们还讨论了它的推广到一个理论的量子引力。我们的分析表明,只有强等效原理可以被认为是基本的,足以推广到量子引力的背景下,因为所有其他口味的等效原理只保持大约已经在经典水平。
2022-11-13 gr-qc hep-th quant-ph
Consistency of quantum computation and the equivalence principle
本文通过分析引力场与加速参考系中的循环量子演化,证明若缺乏等效原理则演化无法保持幺正一致性,从而表明量子信息处理需要等效原理的量子化版本。
2020-12-30 gr-qc quant-ph
Quantum equivalence principle without mass superselection
在非相对论量子背景下,爱因斯坦等效原理有效性的标准论证涉及质量超选择规则的应用。令人惊讶的是,如此重要的原理与量子力学之间的一致性,关键取决于一个非基本约束的施加。本文的目的是证明,与标准解释相反,等效原理与量子力学的相容性并不依赖于引入这样一个超选择规则。为了这个目的,我们考虑扩展的伽利略群,其中质量被视为一个运营商,并表明,在这个计划的不同质量的叠加行为,因为他们应该遵守等效原理。
2013-02-22 gr-qc quant-ph
On the (Non)Equivalence of the Schrödinger and Heisenberg Pictures of Quantum Mechanics
这篇短文的目的是要说明,除非使用玻恩和乔丹在1925年的著名论文中明确指出的量子化规则,否则量子力学的薛定谔和海森堡图像是不等价的。这一规则对于保证海森堡矩阵力学中的能量守恒是充分和必要的。特别是,如果使用外尔处方量化可观测量,那么薛定谔和海森堡力学就不等价。
2014-04-27 math-ph math.MP math.OA
Is Einstein's equivalence principle valid for a quantum particle?
爱因斯坦的等效原理是经典物理学中的一条规则,说明引力的影响局部等效于观察者的加速度。该原理唯一地确定了测试粒子的运动(模非常广泛的一般假设)。我们表明,同样的原则适用于量子粒子描述的波函数在牛顿引力背景下确定其运动具有类似程度的唯一性。
2003-01-30 gr-qc quant-ph
Decoherence-induced violations of Einstein equivalence principle
本文指出退相干模型与爱因斯坦等效原理在概念上是不相容的。换句话说,仅假设弱等价原理有效,本文的工作得出结论,我们面临两种可能性:(i)如果退相干模型在量子水平上提供了对自然的正确描述,那么存在违反局域位置不变性的系统;或者,(ii)如果爱因斯坦等价原理背后的所有假设都有效,即使在量子领域,那么退相干模型在弯曲时空中崩溃。最后,本文的结果与Schiff猜想相矛盾.
2001-07-09 gr-qc quant-ph
Deformed Heisenberg algebra with minimal length and equivalence principle
弦理论和量子引力的研究导致了广义不确定原理(GUP),并表明存在一个基本的最小长度,正如所建立的那样,可以在变形海森堡代数中获得。在均匀引力场中,在具有相应变形泊松括号的空间中,物体的经典运动的第一印象是,不同质量的物体以不同的方式下落,从而违反了等效原理。通过对复合体的动能分析,发现复合体的质心在变形空间中的运动依赖于某些有效的变形参数。它给出了在变形Poisson括号空间中恢复等价原理的可能性。因此,GUP与等效原理是一致的。我们还表明,动能的独立性的组成导致恢复的等效原理的空间与变形泊松括号。
2013-01-09 gr-qc quant-ph
Testing the equivalence principle through freely falling quantum objects
在有和没有经典类比的量子态的情况下,重新讨论了均匀引力场中的自由降落。运动学和动力学之间的相互作用,在一个下降的量子测试粒子的演变进行了讨论,允许在操作层面上的等效原理有更好的理解。
1996-12-16 gr-qc quant-ph
Scattering Times of Quantum Particles from the Gravitational Potential, and Equivalence Principle Violation
量子粒子违反了引力下运动的普适性,即等效原理。在这里,我们研究的时间需要一个量子粒子从引力势散射,并表明,散射时间,制定在这里使用适当的玻姆配方,作为一个指标的等效原理违反。波包的散射时间是不同的,足以区分Bohmian和哥本哈根解释。单能量定态的散射时间,这里制定为修改的Bohmian时间的概率暗流,原来是一个敏感的探针的等效原理违反。导出了量子散射时间,并系统地分析了等效原理违背项。我们讨论了测量违反所需的实验装置,并描述了一个可能的测量量子理论的时间,包括隧道时间的影响。
2022-08-11 gr-qc quant-ph
Equivalence principle in context of large uniform acceleration - a quantum mechanical perspective
研究了匀加速框架的大加速度对弱等效原理有效性的影响。具体地说,我们证明了自由量子粒子的行为,观察者所观察到的大均匀加速度,完全改变了量子粒子emmarsed在一个统一的引力场。我们还将我们的分析扩展到最简单的非对易空间场景,以表明虽然空间非对易性不影响引力场中的量子粒子,但它确实改变了从具有非常大的均匀加速度的框架中看到的量子粒子的能量本征值。
2017-08-21 gr-qc quant-ph
Effect of coordinate noncommutativity on the mass of a particle in a uniform field and the equivalence principle
我们考虑粒子在非对易空间中旋转不变的均匀场中的运动。精确计算的基础上,它表明,有一个粒子的质量上的坐标非对易性的效果。考虑了质点在均匀引力场中运动的一种特殊情况,研究了等效原理。提出了在旋转不变的非对易空间中解决等价原理违反问题的方法。
2016-02-12 hep-th quant-ph
Unitary representations of the Galilean line group: Quantum mechanical principle of equivalence
本文给出了非惯性参考系中伽利略量子力学的一种形式,并讨论了它对等效原理的影响。这种量子力学的扩展依赖于伽利略线群,即实数线与从实数线到三维欧氏群的解析函数群的半直积。该组提供所有惯性和非惯性参考系之间的变换,并包含Galilei组作为一个子组。我们构造了伽利略线群的一类酉表示,并证明了这些表示决定了非惯性参考系中量子力学的结构。我们对伽利略线群的表示包含了伽利略群通常的酉射影表示,但有一个更复杂的上循环结构。伽利略线群下的哈密顿量的变换公式表明,在非惯性参考系中,它获得了一个与惯性质量成正比的虚势能项,这表明了量子力学中惯性质量和引力质量的等价性。
2011-07-13 math-ph math.MP quant-ph
On the origin of the weak equivalence principle in a theory of emergent quantum mechanics
我们认为,在涌现量子力学的框架下,弱等价原理是一个结果的浓度的测量在大规模的$1$ -Lipshitz功能的维空间。此外,作为涌现框架和我们为基本动力学假设的性质的结果,我们认为引力必须是经典的,涌现的相互作用。
2020-07-13 gr-qc hep-th math-ph
Quantum superposition of spacetimes obeys Einstein's Equivalence Principle
我们质疑量子理论和广义相对论的基本原理之间存在基本冲突的观点,特别是大质量物体的叠加将导致违反等效原理的事实。有人认为,这种违反意味着这样的叠加必然会不可避免地自发坍缩(就像在迪奥西-彭罗斯模型中一样)。我们确定这样一个断言的起源,在不可能找到一个地方,经典的参考系,爱因斯坦的等效原理将举行。相反,我们认为等价原理的表述可以被推广,使得它适用于与时空叠加中的量子系统相关联的参考系。这个新公式的核心是引入量子参考系(QRF)的量子同构。这个过程调和了量子理论中的线性叠加原理与广义协变性原理和广义相对论的等效原理。因此,当一个大质量的物体以空间叠加态制备时,没有必要引起引力诱导的自发态约化。
2022-01-05 gr-qc quant-ph
Group-theoretical structure of quantum measurements and equivalence principle
在非零引力场存在的情况下,分析了某些连续量子测量过程的横截群。这是考虑,作为一个例子,一个粒子的坐标被监测的情况下。利用所谓的限制路径积分形式,它将表明,测量过程中总是可以包含有关的引力场的信息。换句话说,在某些情况下,似乎由于存在一个衡量过程,等效原则可能会失效。本文还考虑了等效原理在量子水平上的失效与引力场总是作为退相干环境的事实之间的关系。量子光学中的量子拍频现象使我们可以考虑把等效原理在量子水平上的实验证实作为支持引力场量子化的间接证据的可能性,即,该场的量子特性避免了对等效原理的违反。
2000-09-01 gr-qc quant-ph
The Equivalence Postulate of Quantum Mechanics: Main Theorems
本文讨论了从量子力学的等价性公设出发推导量子Hamilton-Jacobi方程的两个主要定理。第一个是关于一个基本的上循环条件,它在任何维欧氏或闵可夫斯基度量,并暗示一个全球共形对称的量子Hamilton-Jacobi方程。在一维中,这样的条件修正了史瓦西方程。第二个定理涉及能量量子化,它严格遵循等价假设的一致性。
2009-12-07 hep-ph hep-th math-ph
Weak equivalence principle in noncommutative phase space and the parameters of noncommutativity
在坐标和动量都不可对易的空间中研究了弱等价原理。我们找到了非对易性参数的条件,这些条件使在非对易相空间中恢复等价原理成为可能。当满足这些条件时,复合系统的质心在非对易相空间中的运动与相对运动无关,则复合系统的动能具有可加性,与系统的组成无关。因此,我们提出了关于非对易性参数的条件,这些条件提供了解决非对易相空间中一系列问题的可能性。
2016-12-21 gr-qc quant-ph
Weak Equivalence Principle and Propagation of the Wave Function in Quantum Mechanics
粒子的波函数的传播以群速度和相速度为特征。群速度与粒子的经典速度有关,它总是小于光速,相速度与波函数相的传播速度有关,并被视为非物理的,因为它的值总是大于光速。在这里,我们表明,使用Sciama的马赫公式的静止质量能量,这种物理解释,为集团和相速度的波函数,是唯一有效的,如果弱等效原理严格适用于传播粒子,除了光子。如果这个约束被释放,则波函数的相速度在量子凝聚体中可以获得物理意义。
2010-06-14 physics.gen-ph quant-ph
Equivalence Principle and Gravitational Redshift
我们研究了在引力标准模型扩展中违反爱因斯坦等效原理的广义相对论的领先阶偏差。我们证明了基于物质波和时钟比较的红移实验是等价的。考虑扭秤测试,以及物质波,微波,光学和穆斯堡尔钟测试,在$10^{-6}$水平上产生对违反自旋独立爱因斯坦等效原理的标准模型扩展项的全面限制。
2011-04-07 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Equivalence principle violation from large scale structure
我们探讨了等效原理和广义海森堡不确定性关系之间的相互作用,被称为扩展的不确定原理,包括时空曲率在大距离的影响。具体地说,我们观察到,当修正的不确定关系成立时,等价原理的弱表述被违反,因为量子系统的惯性质量变得依赖于位置,而引力质量保持不变。为了得到上述结果,在扩展的不确定原理下,考虑Dirac和Klein-Gordon方程的非相对论极限,分别分析了旋量场和标量场.在这两种情况下,发现惯性质量和引力质量之间的比值是相同的。
2022-05-21 gr-qc hep-th quant-ph
Global versus Local -- Mach's Principle versus the Equivalence Principle
等效原理是广义相对论的概念基础。相反,马赫原理虽然据说对爱因斯坦的广义相对论的形成有影响,但并没有被证明是广义相对论结构的核心。本文提出霍金和昂鲁辐射的量子效应是{ \it thermal}马赫原理的一种表现,其中系统的定域热力学性质由决定给定时空真空的量子场的非定域结构决定。通过比较霍金和Unruh温度相同的本地加速度,我们发现违反了爱因斯坦电梯版本的等效原理,这消失在极限,接近视界。
2016-07-06 gr-qc hep-th quant-ph
Operator formulation of Classical mechanics: Levi-Civita map and equivalence of central forces in 2-dimensions
本文在经典力学算符表述下求解二维开普勒势与谐振子势的类薛定谔方程及经典波函数,并利用 Levi-Civita 映射和 Sundman 时间重参数化证明了两类中心力模型的等价性。
2025-05-13 math-ph math.MP physics.class-ph
Entanglement Witness for the Weak Equivalence Principle
爱因斯坦等效原理是基于引力质量和惯性质量相等,这导致了自由落体概念的普遍性。到目前为止,这一原则已经得到了非常好的测试,并且已经得到了很高的精度测试。然而,所有这些测试和相应的论点都是基于经典的设置,其中质量的位置和速度的概念与经典值相关联,而不是量子实体。在这里,我们将提供一个简单的协议,该协议基于在实验室中创建大型空间叠加态,以测试等效原理的完全量子机制,其中物质和引力都被视为量子实体。我们将认为,这样的量子协议是独特的测试,特别是通过见证量子纠缠弱等价原理的推广。
2023-03-03 gr-qc hep-th quant-ph
Equivalence Principle and Bound Kinetic Energy
我们考虑的作用的内部动能的约束系统的物质在测试中的爱因斯坦等效原理。使用引力部门的标准模型扩展,我们表明,严格的限制等价原则违反反物质可以间接地从测试中获得使用绑定系统的正常物质。我们估计的束缚动能的核子在一个范围内的轻原子物种使用格林函数蒙特卡罗计算,和较重的物种使用伍兹-撒克逊模型。我们调查现有的和计划中的实验测试的等效原理的敏感性,并报告新的限制在$10^{6}$和$10^{8}$中的几个部分之间的水平上违反的等效原理的物质和反物质。
2013-08-13 gr-qc hep-ph nucl-th
Gravitation, Equivalence Principle, and Quantum Mechanics
根据广义相对论,引力是时空几何的一个属性,因此不是牛顿意义上的力。这是爱因斯坦的等效原理的结果,到目前为止,它以高精度通过了所有的实验测试。然而,寻找可能的违反继续,因为他们,视情况而定,预计将指向更基本的理论扩展的广义相对论。特别是,通过研究引力场与真正的量子力学系统(如原子或分子)之间的相互作用,有望获得有用的见解。但这就提出了一些基本问题,因为广义相对论和量子理论都建立在部分不相容的概念集合上。本文试图以一种初步的方式解释这些问题是如何进入现代原子干涉测量学研究的。这篇论文的一个简短的编辑改编版本将出现在“Spektrum der Wissenschaft”-德国版的“科学美国人”。
2013-09-01 gr-qc physics.pop-ph quant-ph
Quantum Weak Equivalence Principle and the Gravitational Casimir Effect in Superconductors
我们将使用Fisher信息来正确地分析量子弱等价原理。我们认为引力波会被超导体部分反射。当库珀对中的弱等效原理的违反大于周围的离子晶格时,这将发生。超导体对虚引力波的这种反射可以产生引力卡西米尔效应,这可以使用当前可用的技术来检测。
2020-12-01 cond-mat.supr-con gr-qc hep-ex
Testing the Quantum Equivalence Principle with Gravitational Waves
本研究通过分析LIGO/Virgo引力波事件,利用波振幅和频率的修正,约束了量子等效原理的破坏,并适用于未来探测器。
2025-06-16 astro-ph.SR gr-qc hep-th
Physical Equivalence of Pure States and Derivation of Qubit in General Probabilistic Theories
本文从概率论的角度出发,用两个物理原理对量子力学进行了刻画。我们首先给出了状态物理等价的操作性定义,并考虑了纯状态物理等价原理,结果证明该原理等价于状态空间的对称结构。我们进一步考虑了另一个纯态可区分的可分解原理。我们给出了每个原理的状态空间的分类定理,并利用这些原理导出了二维和三维系统的Bloch球。
2010-12-28 math-ph math.MP quant-ph
Equivalence principle, quantum mechanics, and atom-interferometric tests
引力可以被理解为纯粹的度规现象,这在很大程度上取决于爱因斯坦等效原理所概括的一些假设的有效性,其中最不受检验的部分是引力红移的普适性。最近和目前广泛辩论的提案(自然463(2010)926-929),重新解释原子干涉测量中的一些10年前的实验,如果站得住脚,将意味着对可能违反引力红移普遍性的上限的四个数量级的实质性减少。然而,这种解释是有问题的,并提出了关于广义相对论和量子力学基本原理的各种兼容性问题。我回顾了等效原理的一些相关方面及其在量子力学中的引入,然后转向上述提议所提出的问题。我的结论是,这个建议太有问题,不能保证与它一起发起的索赔。
2011-12-10 gr-qc math-ph math.MP
The Equivalence Principle of Quantum Mechanics: Uniqueness Theorem
最近,我们证明了态的同构等价性蕴涵着量子力学。这种方法采用正则变量依赖于关系p= \partial_q S_0,并利用了作为正则形式主义基础的基本GL(2,C)对称性。特别地,我们寻找导致能量消失的自由系统的特殊变换。此外,我们看到,一方面等效原理不能在经典力学中一致地实现,另一方面它自然地导致了哈密顿-雅可比方程的量子模拟,从而暗示了薛定谔方程。在这封信中,我们表明,实际上唯一的原则导致这个解决方案。此外,我们还找到了将任何系统还原为能量为零的自由系统的映射,并导出了保持波函数不变的S_0上的变换。我们还表示的正则和薛定谔方程的括号最近在N=2 SYM的框架中引入的装置。这些括号类似于泊松括号,其中典型变量被视为相关变量。
1999-08-06 gr-qc hep-th nlin.SI
Quantum Mechanics from an Equivalence Principle
我们假定物理状态在坐标变换下是等价的。然后,我们首先在一维固定系统的情况下实现这一等价原理,这表明它导致量子模拟的哈密顿-雅可比方程,这反过来又意味着薛定谔方程。在这种情况下,普朗克常量起着协变参数的作用。该结构与与勒让德变换相关的二阶微分方程的GL(2,C)对称性密切相关,勒让德变换在哈密顿特征函数的量子模拟的情况下选择自对偶状态,从而保证其存在于任何物理系统中。自对偶态的普适性意味着薛定谔方程在任何维度上都成立。
1999-01-16 gr-qc hep-ph hep-th
Born--Jordan Quantization and the Equivalence of Matrix and Wave Mechanics
著名的玻恩和乔丹1925年的论文的目的是把海森堡的矩阵力学的坚实的数学基础。玻恩和乔丹指出,如果要确保海森堡理论中的能量守恒,那么遵循一定的排序规则来确定可观测量是必要且充分的。这一事实的一个明显未被注意的后果是,薛定谔的波动力学不能等价于海森堡的更具物理动机的矩阵力学,除非它的可观测量是用这个规则量子化的,而不是由外尔在1926年提出的更对称的规定,这已经成为量子力学的标准程序。这一观察证实了玻恩-乔丹量子化的优越性,正如考夫曼已经提出的那样。我们还展示了如何明确地确定任意经典变量的玻恩-乔丹量子化,并讨论了使用这种量子化方案的概念优势。最后,我们建议,它可能是可能的,以确定正确的量化方案,通过使用弱测量实验的结果。
2014-07-28 math-ph math.MP physics.atom-ph
Composite system in noncommutative space and the equivalence principle
本文研究了由N个粒子组成的复合系统在一个正则非对易坐标代数空间中的运动。发现质心位置的坐标满足带有效参数的非交换代数。因此,非对易性参数的上界被重新检验。得出了在非均匀引力场的情况下弱等价原理被破坏的结论,并给出了在非对易空间中弱等价原理恢复的条件。此外,从动能与组分无关的角度,也导出了同样的条件。
2014-05-05 gr-qc math-ph math.MP