玻色子系統打破量子速度限制

圖 1:兩個質子碰撞產生的希格斯玻色子(橘色、頂部和底部)的概念圖。 RIKEN 研究人員發現,相互作用的玻色子系統中訊息的傳播會隨著時間的推移而加速。圖片來源:科學圖庫
在由相互作用的玻色子組成的系統中訊息的傳播速度比單一粒子還要快。

日本理化學研究所的研究人員發現,在某些量子系統中,資訊傳播的速度會隨著時間的推移而越來越快,這挑戰了先前關於通用速度限制的假設,例如利布-羅賓遜界限定義的假設。此分析揭示了玻色子和費米子傳輸訊息方式的根本差異,隨著時間的推移,玻色子能夠超出預期的速度限制。

量子資訊動力學

日本理化學研究所物理學家的理論 阿聯酋 電話號碼庫 分析表明,在某些量子粒子系統中,訊息的傳播會隨著時間的推移而加速。

在火星上與某人進行 Zoom 通話將是一項挑戰,因為會出現 3 到 20 分鐘的延遲,但在天王星上,延遲會增加到近 3 小時。改用更好的網路供應商也無濟於事——這些時間滯後是不可避免的,因為根據愛因斯坦的說法,沒有任何東西可以超越光速。

這兩個延遲代表「光錐」上的兩個點,該光錐從光等電磁輻射源向外擴散。

量子系統中的有效光錐

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但是,由運行速度比光慢得多的 脊椎矯正管理軟體如何幫助您的辦公室 量子粒子組成的系統又如何呢?訊息在其中傳播的速度是否也有類似的限制?

兩位物理學家在 20 世紀 70 年代初探討了這個問題,並提出了此類系統的「有效光錐」概念。他們還得出了其中訊息傳播的速度限制,這被稱為利布-羅賓遜速度。

 及其同事證明,與費米子系統不同,相互作用的玻色子系統可以加速訊息的傳遞。圖片來源:2024 RIKEN
量子力學中的傳播速度限制「本質上,利布-羅賓遜界限顯示量子系統內局部變化的影響不能立即傳播到各處;相反,這些效應僅限於由最大速度決定的有效光錐。 “界限為資訊在這些系統中傳輸的速度設定了通用的速度限制。”

科學家測量了許多不同系統中有效光錐的形狀。但到目前為止,還沒有人確定一個由相互作用的「玻色子」組成的系統。玻色子是自旋為整數的量子粒子。例子包括光子、膠子和希格斯玻色子。

玻色子的驚人行為

現在,桑原和兩名同事對相互作用 阿根廷數據 的玻色子進行了理論分析,並發現了一個驚喜——在某些情況下,訊息的傳播速度比粒子快得多。

這與另一種類型的量子粒子費米子形成對比,費米子具有半整數自旋值(例如1/2和3/2)並且包括電子、質子和中微子。

「先前的研究表明,玻色子和費米子在訊息傳播方面表現相同,」桑原說。 “我們澄清這種直覺是不正確的,玻色子和費米子之間存在顯著差異。”

該分析涉及 115 頁的證明,顯示玻色子發送訊息的速度比費米子快得多,尤其是隨著時間的推移。 「對於費米子來說,訊息傳播的速度有一個固定的速度限制,」桑原說。 “但對於玻色子系統來說,情況卻大不相同——信息隨著時間的推移可以傳播得更快。”

桑原說,這項發現可能有助於發現新的量子相。

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