正则量子宇宙学中的克雷洛夫复杂性

该研究团队针对两个精确可解模型展开克雷洛夫复杂度研究:一个基于惠勒-德维特(WDW)量子宇宙学框架,另一个采用圈量子宇宙学(LQC)方法,研究对象均为以质量为零的标量场作为“时钟”的空间平直、均匀且各向同性的宇宙模型。虽然WDW量子化无法避免大爆炸/大挤压奇点,但LQC模型中该奇点会被大反弹所取代。研究人员通过兰乔斯算法解析构建克雷洛夫基,并评估了克雷洛夫态复杂度与算符复杂度。当宇宙波函数呈现尖锐峰值时,结果表明:在WDW量子宇宙学和LQC中,态复杂度与算符复杂度均随标量场时钟呈二次方增长。该工作进一步揭示,在此类情况下算符复杂度精确等于态复杂度的两倍。通过计算两种量子宇宙学框架下的克雷洛夫熵,研究人员阐释了这些系统的全局行为特征。值得注意的是:在LQC模型中,克雷洛夫复杂度与熵在反弹点保持有限值;而在WDW量子宇宙学中,二者会在大爆炸/挤压奇点处发散。该成果为在更复杂的量子宇宙学模型(包括呈现量子混沌等现象的模型)中计算克雷洛夫复杂度奠定了方法论基础。
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提交arXiv: 2025-11-21 19:02

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