[논문 리뷰] Problems with modelling closed timelike curves as post-selected teleportation

Timothy C. Ralph|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 23.

Fractal and DNA sequence analysis인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 라이오 등이 제안한 폐쇄된 시간적 곡선(P-CTC)의 후선택 텔레포트 모델을 비판하며, 이 모델이 CTC가 생성되기 이전의 과거로 신호를 보낼 수 있고, 정보의 기원이 없는 '증명되지 않은 정리' 역설과 같은 해결되지 않은 정보 역설을 야기한다는 점을 입증한다. 이는 후선택된 사건이 원인 없이 과거로 임의로 멀리 정보를 전송할 수 있도록 허용하기 때문이다.

ABSTRACT

In this comment on S.Lloyd, et al, Phys.Rev.Lett. 106, 040403 (2011), we show that modelling closed timelike curves (CTCs) as post-selected teleportation allows signalling to past times before the creation of the CTC and allows information paradoxes to form.

연구 동기 및 목표

• 폐쇄된 시간적 곡선을 위한 후선택 텔레포트 모델(P-CTC)의 타당성을 도전하기 위해.
• P-CTCs가 CTC가 생성되기 이전의 시간으로 신호를 보낼 수 있음을 입증하기 위해.
• P-CTCs가 '증명되지 않은 정리' 역설을 해결하지 못해 기원이 없는 정보가 발생함을 보여주기 위해.
• 데오프의 모델과 대조하여, 얽힘 분리 기법을 통해 이러한 역설을 피하는 듯한 CTC 프레임워크의 원리와 비교하기 위해.
• P-CTCs가 시간여행 역설을 해결한다는 주장에도 불구하고 새로운 인과적 모순을 야기한다는 주장을 펼치기 위해.

제안 방법

• 과거 입구(WP)와 미래 입구(WF)를 가진 웜홀을 사용하여 CTC를 모델링하며, 후선택을 통해 시간여행을 가능하게 한다.
• 앨리스와 보브 사이에서 공유된 벨 상태 얽힘 양자비트 쌍을 사용하며, 보브가 자신의 큐비트를 CTC를 통해 보낸다.
• 과거의 자신과의 상호작용을 위해 CNOT 게이트를 적용하며, 이는 벨 측정을 포함한 후선택 텔레포트 회로와 동일하다.
• 입력된 동일한 벨 상태가 측정된 결과에 한해 후선택하며, 이를 통해 상태를 재정규화한다.
• 결과 상태를 분석하여 보브가 과거의 앨리스에게 결정론적 비트를 전송할 수 있음을 보여준다.
• 위상 플립을 통해 '증명되지 않은 정리' 역설을 시뮬레이션하며, 후선택 결과에서 유지되는 증명을 보낸다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 후선택 텔레포트 모델의 CTC가 CTC가 생성되기 이전의 시간으로 신호를 보낼 수 있는가?
• RQ2 P-CTC 모델은 '증명되지 않은 정리' 역설을 해결하는가, 아니면 기원이 없는 정보가 나타나게 하는가?
• RQ3 인과적 일관성 측면에서 P-CTC 모델은 데오프의 CTC 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 얽힘을 포함할 경우 P-CTC 프레임워크에서 양자 상관관계는 어떻게 되는가?
• RQ5 텔레포트 회로에서의 후선택이 시간여행 시나리오에서 해결되지 않는 정보 역설을 초래할 수 있는가?

주요 결과

• P-CTC 모델은 보브가 위상 플립을 적용하거나 적용하지 않음으로써 과거의 앨리스에게 결정론적 고전 비트를 전송할 수 있으며, 이는 CTC가 형성되기 이전에도 가능하다.
• 이 모델은 '증명되지 않은 정리' 역설을 허용한다: 증명은 과거로 전송되어 출판되며 기원이 없이 존재한다. 후선택된 사건이 유일한 실재로 간주되기 때문이다.
• 후선택된 우주에서는 정리의 증명이 어디서나 기원 없이 나타나며, 오스카의 책 편집이 물리적으로 실현되지 않음에도 불구하고 최종 상태에선 증명이 유지된다.
• P-CTC 모델은 정보가 인과적 일관성을 위반할 수 있도록 과거로 임의로 멀리 퍼져나가는 것을 허용한다.
• 데오프의 모델과 달리, 얽힘을 분리하여 비인과적 영향을 CTC 시대에 국한시키는 데 반해, P-CTCs는 이러한 영향이 자유롭게 확산될 수 있도록 허용한다.
• 논문은 P-CTC 모델이 새로운 역설을 야기하며, 따라서 시간여행 프레임워크로서는 일관성이 없다고 결론을 내린다.