[论文解读] Problems with modelling closed timelike curves as post-selected teleportation

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

Fractal and DNA sequence analysis被引用 5

一句话总结

本文批判了Lloyd等人提出的闭合类时曲线（P-CTCs）的后选择量子 teleportation 模型，表明该模型允许在CTC形成之前向过去发送信号，并容许未解决的信息悖论（如“未证明定理”悖论）——通过允许后选择事件将信息任意远地传向过去，且无因果起源。

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.

研究动机与目标

• 挑战闭合类时曲线后选择量子 teleportation 模型（P-CTC）的有效性。
• 证明P-CTCs允许向CTC形成之前的时间发送信号。
• 表明P-CTCs无法解决“未证明定理”悖论，导致信息无中生有。
• 将P-CTCs与Deutsch的模型进行对比，后者通过纠缠退相关避免此类悖论。
• 认为尽管P-CTCs声称可解决时间旅行悖论，但其仍引入新的因果不一致性。

提出的方法

• 使用具有过去口（WP）和未来口（WF）的虫洞建模CTC，通过后选择实现时间旅行。
• 使用在爱丽丝与鲍勃之间共享的贝尔态 Bell-entangled 对，鲍勃将其量子比特通过CTC发送。
• 应用CNOT门与过去自我相互作用，等价于带有贝尔测量的后选择量子 teleportation 电路。
• 仅选择测量结果与输入贝尔态相同的后选择结果，并相应地对态进行归一化。
• 分析所得态，表明鲍勃可向爱丽丝在过去的经典比特进行确定性传输。
• 通过让鲍勃通过相位翻转将证明回传时间，模拟“未证明定理”悖论，且这些相位翻转在后选择结果中被保留。

实验结果

研究问题

• RQ1 P-CTC的后选择量子 teleportation 模型是否允许向CTC形成之前的时间发送信号？
• RQ2 P-CTC模型是否解决了“未证明定理”悖论，还是允许信息凭空出现？
• RQ3 P-CTC模型与Deutsch的CTC模型在因果一致性方面有何不同？
• RQ4 当涉及纠缠时，P-CTC框架中的量子关联会发生什么变化？
• RQ5 在时间旅行场景中，量子 teleportation 电路中的后选择是否会导致无法解决的信息悖论？

主要发现

• P-CTC模型允许鲍勃通过应用或不应用相位翻转，向爱丽丝在过去的确定性经典比特发送信息，从而在CTC形成之前实现信号传递。
• 该模型容许“未证明定理”悖论：证明可被传回时间并发表，但无来源，因为后选择事件被视为唯一真实事件。
• 在后选择的宇宙中，定理证明凭空出现，因为奥斯卡编辑书籍的行为并未在物理上实现，但证明仍存在于最终态中。
• P-CTC模型无法阻止信息任意远地流向过去，违反了因果一致性。
• 与Deutsch的模型不同，后者通过退相关纠缠将非因果效应限制在CTC时间区间内，P-CTCs允许此类效应自由传播。
• 本文结论认为，P-CTC模型引入了新的悖论，因此作为时间旅行框架是不一致的。