Κβαντική πληροφορία παρουσία βαρυτικού πεδίου

Abstract

In this work, we study the influence of weak gravity on quantum systems, focusing on effects that have purely quantum signature, like decoherence. In order to make predictions of experimental results based on our existing and established theories, an approach that starts from General Relativity and Quantum Field Theory is necessary. ABH theory is such an approach, which we implement for the cases of the effect of gravitational fluctuations on scalar particles and photons. Apart from the weak field approximation, we use the markovian approximation in order to construct a master equation. The gravitational fluctuations may arise from astrophysical objects, be of cosmological nature, or even be characteristics of the miscroscopic structure of spacetime. The intensity of gravitational decoherence that is predicted by the theory (which can be be quantified using a phenomenological noise temperature Θ) depends on the characteristics of the quantum state of these gravitational fluctuations. Future experiments measuring the phenomenological constant Θ, could shed light on the microscopic nature of gravity. Lastly, in addition to the predictive potential of the ABH theory, its possible extensions and generalizations are discussed.

Σε αυτή την εργασία, μελετάμε την επίδραση της ασθενούς βαρύτητας πάνω σε κβαντικά συστήματα, επικεντρώνοντας σε φαινόμενα που έχουν αμιγώς κβαντικά χαρακτηριστικά, όπως η αποσυμφωνία. Για να κάνουμε προβλέψεις των πειραματικών αποτελεσμάτων βασισμένοι στις υπάρχουσες και καθιερωμένες θεωρίες μας, μια προσέγγιση που να ξεκινάει από τη Γενική Σχετικότητα και την Κβαντική Θεωρία Πεδίου είναι απαραίτητη. Τέτοια προσέγγιση είναι η θεωρία ABH, την οποία εφαρμόζουμε για τις περιπτώσεις της επίδρασης των βαρυτικών διακυμάνσεων σε βαθμωτά σωμάτια και σε φωτόνια. Πέρα από την προσέγγιση ασθενούς πεδίου, χρησιμοποιούμε τη μαρκοβιανή προσέγγιση για να κατασκευάσουμε μια εξίσωση μάστερ. Οι βαρυτικές διακυμάνσεις μπορεί να προκύπτουν από αστροφυσικά σώματα, να είναι κοσμολογική φύσης ή ακόμα και να είναι χαρακτηριστικά της μικροσκοπικής δομής του χωροχρόνου. Η ένταση της βαρυτικής αποσυμφωνίας που προβλέπεται από τη θεωρία (η οποία μπορεί να ποσοτικοποιηθεί χρησιμοποιώντας μια φαινομενολογική θερμοκρασία θορύβου Θ) εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της κβαντικής κατάστασης αυτών των βαρυτικών διακυμάνσεων. Μελλοντικά πειράματα μέτρησης της φαινομενολογικής σταθεράς Θ, θα μπορούσαν να ρίξουν φως στη μικροσκοπική φύση της βαρύτητας. Τέλος, εκτός από τις δυνατότητες πρόβλεψης της θεωρίας ABH, συζητιούνται οι δυνατές επεκτάσεις και γενικεύσεις της.