从量子信息原理导出的规范不变性

量子纠缠虽然作为量子理论的标志性特征,但其本身并不能完全体现量子复杂性:某些高度纠缠态仍可通过经典方法模拟。非经典行为还需要“魔法态”的存在——这种非克利福德群组分是实现通用量子计算的关键。本研究通过分析规范不变性和广义协变性被显式破坏的情形,考察了纠缠与魔法态的相互作用如何约束基本相互作用结构。研究团队在树图层级上研究了胶子-胶子和引力子-引力子散射过程,通过修改四次相互作用顶点,系统追踪了由此产生的纠缠和魔法态演化。研究发现,仅施加最大纠缠(MaxEnt)条件并不能唯一导出规范不变和微分同胚不变的相互作用形式;但附加“最小非零魔法态”条件后,标准模型和广义相对论的结构随即被唯一确定。研究结果表明,自然界倾向于同时满足最大纠缠和低魔法态这两个条件:即在实现通用量子计算所必需的有限非克利福德性前提下,保持最大量子关联性且尽可能接近经典可模拟性。这种双重信息原理可能揭示了规范不变性在基础物理中涌现的本质机制。
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提交arXiv: 2025-11-06 13:41

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