有限维ZX演算在圈量子引力中的应用
圈量子引力理论(LQG)试图通过时空几何的量子化,将广义相对论与量子物理学统一起来,从而提供对宇宙的完整描述。然而该研究团队所面临的数值计算异常困难。虽然LQG的协变表述已取得进展,但这些工具无法直接应用于正则表述。这些工具本质上是图形化的,通过自旋网络描述空间,使得LQG中的计算更符合人类直觉思维。最近,arXiv:2412.20272采用了一种新的自旋网络表示法,通过允许计算过程中基础图结构动态变化,首次在正则LQG中获得了精确的数值结果——尽管不得不牺牲视觉直观性。本论文提出了一种更为彻底的自旋网络计算重构方案:将其转化为有限维ZX演算,扩展了此前向标准(量子比特)ZX演算(arXiv:2111.03114)转化的尝试。具体而言,研究人员推导出表示自旋网络生成对象的混合维ZX图,建立了彭罗斯自旋演算(arXiv:2511.06012)的规则体系,并以此证明了“环路消除”操作的ZX形式及其正确性。该工作还首次在有限维ZX演算中推导出若干LQG基本对象的数学表达。由此获得的高阶图形化语言既保持直观性,又能灵活处理变化的图结构,因此研究人员主张将彭罗斯自旋演算确立为正则LQG的新标准语言。此外,基于W节点的新视角,该团队还探索了自旋网络实现类矩阵标准形式的可能性。



