Quantum Systems under Gravitational Time Dilation

این پایان نامه ابزار نظری جدیدی را برای کشف مفهوم زمان و نظم زمانی در مکانیک کوانتومی معرفی می کند: چارچوب \"ساعت\" کوانتومی نسبیتی. این آزمایش‌های فکری جدیدی را پیشنهاد می‌کند که نشان می‌دهد زمان مناسب می‌تواند ویژگی‌های کوانتومی را نشان دهد، به عنوان مثال. هنگامی که یک "ساعت" زمان های مناسب متفاوتی را در برهم نهی اجرا می کند. اثرات فیزیکی جدید حاصل را می‌توان در آزمایش‌های آزمایشگاهی در آینده نزدیک (با اتم‌ها، مولکول‌ها و فوتون‌ها به‌عنوان «ساعت» آزمایش کرد. مفهوم زمان کلید رژیمی است که در آن نظریه کوانتومی و نسبیت عام همپوشانی دارند، که هنوز مستقیماً آزمایش نشده است و تا حد زیادی توسط نظریه ناشناخته باقی مانده است. این چارچوب همچنین برای سناریوهایی اعمال می‌شود که در آن روابط علی بین رویدادها غیرکلاسیک می‌شوند و قبلاً بدون رد نظریه کوانتومی پرداختن به آنها غیرممکن تلقی می‌شد. چارچوب کوانتومی نسبیتی \"ساعت\" بینش جدیدی از مبانی نظریه کوانتومی و نسبیت عام ارائه می دهد.

This thesis introduces a new theoretical tool to explore the notion of time and temporal order in quantum mechanics: the relativistic quantum "clock" framework. It proposes novel thought experiments showing that proper time can display quantum features, e.g. when a “clock” runs different proper times in superposition. The resulting new physical effects can be tested in near-future laboratory experiments (with atoms, molecules and photons as "clocks"). The notion of time holds the key to the regime where quantum theory and general relativity overlap, which has not been directly tested yet and remains largely unexplored by the theory. The framework also applies to scenarios in which causal relations between events become non-classical and which were previously considered impossible to address without refuting quantum theory. The relativistic quantum "clock" framework offers new insights into the foundations of quantum theory and general relativity.