局域性是所有物理的相互作用背后的一个基本原理。它说的是，每个物理系统只能与在它附近的其他系统进行相互作用，因此若两个相距遥远的物体之间要发生相互作用，则必须由某种中介来协调。例如，无线通信设备和移动电话能够在远距离发送和接收信息，而在其中起到中介作用的是电磁波。
同样地，在粒子物理学中，基本粒子（比如电子）也有着相似的行为。当两个相隔一定距离的基本粒子彼此施加作用力时，并不是在瞬间发生的，而是通过交换了一个粒子才实现的，这个粒子在局域中起到了传递力的作用。
物理的相互作用的局域性带来了一个重要的结果，那就是许多物理系统（从黑洞到量子多体系统）都满足一个特别的定律，即所谓的“面积定律”。
为了解释这个属性的含义，假设有两个观察者A和B，他们对整个物理系统的组成部分进行测量。
○ 两个虚拟的观测者将时空和量子物理结合在了一起。| 图片来源：Quantum Information/Harald Ritsch/ÖAW
A只能测量空间中一个区域内的部分，一个边界将这个区域与其余部分隔开；而B可以对A的区域以外的部分进行测量。我们可以将“面积定律”粗略地解释为，它指的是A和B所测得结果的相互关联程度是由将A和B分割的边界面积决定的，而非区域的体积决定。这令人有些意外，因为许多其他与热力学或信息有关的物理量（如能量或熵等），通常都是随体积变化的，而非面积。
虽然通常来说，面积定律会以空间区域的形式来表述，但将时间与空间统一为时空的相对论告诉我们，对物理的正确描述应该依据时空中的局域的相互作用。这就提出了一个问题，那就是面积定律性质是否可以被推广到时空中的区域。
现在，我们假设A可以访问某个系统的一部分，这个部分是被一个盒子所限制的空间。A可以在有限的时间内在这个空间中进行多次测量。这样一来，她所有的测量都是在一个四维的时空盒中进行的。B可以在A的盒子之外的时空中的任意一点访问系统。
在一篇发表于《NPJ | 量子信息》的新论文中，物理学家研究了这个四维时空的边界地区是否能告诉我们一些关于A和B的测量结果之间的相关性程度的信息。
○ 新的研究将这些结果扩展到了时空中。在时空中，A需要在一段时间内执行她的测量。结果是：即使在时空中，面积定律仍然适用，而且其相关性的强度取决于A进行测量的区域面积。| 图片来源：IQOQI-Vienna
在新研究中，物理学家指出，如果一个物理系统是由局域相互作用的粒子组成，那么在时空区域的面积定律依然是成立的。Ĉaslav Brukner是论文的作者之一，他说：“这项研究为量子关联和时空几何之间提供了一种联系。这将有助于发展能将量子力学和引力统一起来的理论。”
原文链接：
https://www.oeaw.ac.at/en/detail/news/a-connection-between-quantum-correlations-and-spacetime-geometry/
发表于 2019-8-11 01:09
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