Quantum resources and quantum irrealism in Lorentz-Boosted frames

Abstract

Resumo: Motivado pelos avanços tecnológicos da computação quântica, o estudo da informação quântica e recursos quânticos tem, nas últimas décadas, alcançado os limites da relatividade especial. No regime relativístico, descobriu-se que o emaranhamento entre os graus de liberdade interno (spin) e externo (momento) de umaúnica partícula não é invariante sob transformações de Lorentz para referenciais em movimento (boosts de Lorentz), i.e., essas quantidades podem ser vistas descorrelacionadas em um referencial, mas apresentar correlações quânticas em um outro referencial inercial. Neste trabalho, damos outro passo nas investigações de informaçãoo quântica relativística, trazendo à discussão a questão do realismo, de grande interesse fundacional. Em particular, buscamos entender se os elementos de realidade (descritos por Einstein, Podolsky e Rosen [1], posteriormente definidos rigorosamente por Bilobran e Angelo [2]) são invariantes relativísticos, e fornecer uma descrição detalhada sobre como as transformações de Lorentz afetam o realismo de spin e momento.

Abstract: Driven by the technological advancements of quantum computation, the study of quantum information and quantum resources has, for the past couple of decades, reached the limits of special relativity. In the relativistic regime, it was found that the entanglement between a single particle’s internal (spin) and external (momentum )degrees of freedom is not invariant under Lorentz transformations to moving frames (Lorentz boosts); i.e., these quantities may be uncorrelated in one reference frame, but present quantum correlations in a different inertial frame. In this work, we take the investigations of relativistic quantum information a step further, bringing in the foundationally interesting question of realism to the discussion. In particular, we aim to understand whether or not the elements of reality (first described by Einstein, Podolsky and Rosen [1], later rigorously defined by Bilobran and Angelo [2]) are relativistic invariants, and furnish a detailed description of how Lorentz transformation affect the realism of spin and momentum.