量子因果环:具有原因效应循环的异种过程

量子因果环

量子的因果循环。信贷:@ULB

因果推理是普遍存在的 - 从物理到医学,经济学和社会科学以及日常生活中。每当我们按下按钮时,铃声响起,我们认为按下按钮会导致钟响铃。通常,假设因果影响仅为一种方式 - 从原因效果 - 而且永远不会从效果回到原因:铃声的振铃不会导致触发触发的按钮。现在研究人员牛津大学Université libre de Bruxelles在量子理论中发展了一种因果理论,根据这种理论,因果关系有时会形成循环。这个理论提供了一种新奇的理解,在奇异的过程中,事件没有一个明确的因果顺序。这项研究已经发表在自然通讯

量子理论挑战经典直觉的方式之一就是挑战我们对因果关系的认识。量子纠缠可以用来在遥远的实验之间产生关联,这些实验在经典的因果模型的框架内逃避令人满意的因果解释。此外,量子理论和引力的统一被认为允许时空的因果结构受到量子不确定性的影响,这表明事件根本不需要是因果有序的。最近,一个来自牛津和布鲁塞尔的研究团队在量子理论中开发了一个因果理论,其中因果概念是在本质上的量子术语中定义的,而不是与测量结果的一个涌现的经典水平相关。这特别提供了对纠缠态产生的相互关系的因果理解。现在,他们已经推广了这个理论,允许因果影响以循环的方式进行,提供了对事件以不定因果顺序发生的过程的因果理解。

“我们的建议背后的关键思想是,量子理论中的因果关系对应于通过所谓的幺正变换产生的影响——这些变换类型描述了孤立量子系统的演化。这与经典因果模型的方法非常相似,经典模型假设潜在的决定论,并将因果关系置于变量之间的函数依赖性中,”牛津大学的乔纳森巴雷特说。

这项新研究的主要思想是将相同的原则应用到流程操作的顺序可以是动态的,甚至不定,看到作为一个大型的这些过程可以被理解为酉变换引起的,也不是那些发生在一个普通的序列。

“以前,通常认为具有无限因果秩序的流程通常与任何因果账户都不兼容。我们的工作表明,它们的主要类 - 可以理解为统一流程的那些,并且被认为是可以在自然界中进行物理实现的那些 - 实际上可以被视为具有明确的因果结构,尽管一名涉及周期的人,“研究的相应作者罗宾·洛伦茨说。

“循环因果结构的想法可能似乎是违反直觉的,但是在其中制定了Quantum工艺框架,保证了它没有逻辑悖论,例如回到时间和杀死你的年轻自我的可能性,”解释道Universitélibre de bruxelles。“出现异国情调,实际上已经知道一些这些情景具有实验的实现,其中感兴趣的变量及时删除。”

这是否意味着时空没有通常假设的非循环因果结构?并不完全如此,因为在上述实验中,以循环方式因果相关的事件在时空中并不是局部的。然而,研究人员相信时空本身的因果结构可以在量子理论和广义相对论的交叉处以量子的方式循环,在那里可以期待类似的过程在实验室中实现,但事件在各自的时空参照系中是局部的。

参考:Jonathan Barrett,Robin Lorenz和Oghyan Oreshkov,1921年9月9日的“循环量子因果模型”,自然通讯
DOI:10.1038 / s41467-020-20456-x

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